Merge tag 'modules-for-v4.18' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jeyu...
[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         /*
3986          * Update root cfs_rq's estimated utilization
3987          *
3988          * If *p is the last task then the root cfs_rq's estimated utilization
3989          * of a CPU is 0 by definition.
3990          */
3991         ue.enqueued = 0;
3992         if (cfs_rq->nr_running) {
3993                 ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3994                 ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3995                                      (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3996         }
3997         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3998
3999         /*
4000          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
4001          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
4002          */
4003         if (!task_sleep)
4004                 return;
4005
4006         /*
4007          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
4008          * skip the util_est update.
4009          */
4010         ue = p->se.avg.util_est;
4011         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
4012                 return;
4013
4014         /*
4015          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
4016          * already ~1% close to its last activation value.
4017          */
4018         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
4019         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
4020         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
4021                 return;
4022
4023         /*
4024          * Update Task's estimated utilization
4025          *
4026          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
4027          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
4028          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4029          * Weighted Moving Average (EWMA):
4030          *
4031          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4032          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4033          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4034          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4035          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4036          *
4037          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4038          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4039          */
4040         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4041         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4042         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4043         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4044 }
4045
4046 #else /* CONFIG_SMP */
4047
4048 static inline int
4049 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4050 {
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 #define UPDATE_TG       0x0
4055 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4056 #define DO_ATTACH       0x0
4057
4058 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4059 {
4060         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4061 }
4062
4063 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4064
4065 static inline void
4066 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
4067 static inline void
4068 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4069
4070 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4071 {
4072         return 0;
4073 }
4074
4075 static inline void
4076 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4077
4078 static inline void
4079 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4080                  bool task_sleep) {}
4081
4082 #endif /* CONFIG_SMP */
4083
4084 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4085 {
4086 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4087         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4088
4089         if (d < 0)
4090                 d = -d;
4091
4092         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4093                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4094 #endif
4095 }
4096
4097 static void
4098 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4099 {
4100         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4101
4102         /*
4103          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4104          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4105          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4106          * stays open at the end.
4107          */
4108         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4109                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4110
4111         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4112         if (!initial) {
4113                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4114
4115                 /*
4116                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4117                  * for a gentler effect of sleepers:
4118                  */
4119                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4120                         thresh >>= 1;
4121
4122                 vruntime -= thresh;
4123         }
4124
4125         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4126         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4127 }
4128
4129 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4130
4131 static inline void check_schedstat_required(void)
4132 {
4133 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4134         if (schedstat_enabled())
4135                 return;
4136
4137         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4138         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4139                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4140                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4141                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4142                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4143                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4144                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4145                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4146                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4147         }
4148 #endif
4149 }
4150
4151
4152 /*
4153  * MIGRATION
4154  *
4155  *      dequeue
4156  *        update_curr()
4157  *          update_min_vruntime()
4158  *        vruntime -= min_vruntime
4159  *
4160  *      enqueue
4161  *        update_curr()
4162  *          update_min_vruntime()
4163  *        vruntime += min_vruntime
4164  *
4165  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4166  * min_vruntime are up-to-date.
4167  *
4168  * WAKEUP (remote)
4169  *
4170  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4171  *        vruntime -= min_vruntime
4172  *
4173  *      enqueue
4174  *        update_curr()
4175  *          update_min_vruntime()
4176  *        vruntime += min_vruntime
4177  *
4178  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4179  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4180  */
4181
4182 static void
4183 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4184 {
4185         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4186         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4187
4188         /*
4189          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4190          * update_curr().
4191          */
4192         if (renorm && curr)
4193                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4194
4195         update_curr(cfs_rq);
4196
4197         /*
4198          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4199          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4200          * placed in the past could significantly boost this task to the
4201          * fairness detriment of existing tasks.
4202          */
4203         if (renorm && !curr)
4204                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4205
4206         /*
4207          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4208          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4209          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4210          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4211          *     its group cfs_rq
4212          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4213          */
4214         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4215         update_cfs_group(se);
4216         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4217         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4218
4219         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4220                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4221
4222         check_schedstat_required();
4223         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4224         check_spread(cfs_rq, se);
4225         if (!curr)
4226                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4227         se->on_rq = 1;
4228
4229         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4230                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4231                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4232         }
4233 }
4234
4235 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4236 {
4237         for_each_sched_entity(se) {
4238                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4239                 if (cfs_rq->last != se)
4240                         break;
4241
4242                 cfs_rq->last = NULL;
4243         }
4244 }
4245
4246 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4247 {
4248         for_each_sched_entity(se) {
4249                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4250                 if (cfs_rq->next != se)
4251                         break;
4252
4253                 cfs_rq->next = NULL;
4254         }
4255 }
4256
4257 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4258 {
4259         for_each_sched_entity(se) {
4260                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4261                 if (cfs_rq->skip != se)
4262                         break;
4263
4264                 cfs_rq->skip = NULL;
4265         }
4266 }
4267
4268 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4269 {
4270         if (cfs_rq->last == se)
4271                 __clear_buddies_last(se);
4272
4273         if (cfs_rq->next == se)
4274                 __clear_buddies_next(se);
4275
4276         if (cfs_rq->skip == se)
4277                 __clear_buddies_skip(se);
4278 }
4279
4280 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4281
4282 static void
4283 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4284 {
4285         /*
4286          * Update run-time statistics of the 'current'.
4287          */
4288         update_curr(cfs_rq);
4289
4290         /*
4291          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4292          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4293          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4294          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4295          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4296          *     of its group cfs_rq.
4297          */
4298         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4299         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4300
4301         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4302
4303         clear_buddies(cfs_rq, se);
4304
4305         if (se != cfs_rq->curr)
4306                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4307         se->on_rq = 0;
4308         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4309
4310         /*
4311          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4312          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4313          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4314          * can move min_vruntime forward still more.
4315          */
4316         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4317                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4318
4319         /* return excess runtime on last dequeue */
4320         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4321
4322         update_cfs_group(se);
4323
4324         /*
4325          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4326          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4327          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4328          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4329          */
4330         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4331                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4332 }
4333
4334 /*
4335  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4336  */
4337 static void
4338 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4339 {
4340         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4341         struct sched_entity *se;
4342         s64 delta;
4343
4344         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4345         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4346         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4347                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4348                 /*
4349                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4350                  * re-elected due to buddy favours.
4351                  */
4352                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4353                 return;
4354         }
4355
4356         /*
4357          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4358          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4359          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4360          */
4361         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4362                 return;
4363
4364         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4365         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4366
4367         if (delta < 0)
4368                 return;
4369
4370         if (delta > ideal_runtime)
4371                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4372 }
4373
4374 static void
4375 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4376 {
4377         /* 'current' is not kept within the tree. */
4378         if (se->on_rq) {
4379                 /*
4380                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4381                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4382                  * runqueue.
4383                  */
4384                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4385                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4386                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4387         }
4388
4389         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4390         cfs_rq->curr = se;
4391
4392         /*
4393          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4394          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4395          * when there are only lesser-weight tasks around):
4396          */
4397         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4398                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4399                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4400                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4401         }
4402
4403         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4404 }
4405
4406 static int
4407 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4408
4409 /*
4410  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4411  * 1) keep things fair between processes/task groups
4412  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4413  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4414  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4415  */
4416 static struct sched_entity *
4417 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4418 {
4419         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4420         struct sched_entity *se;
4421
4422         /*
4423          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4424          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4425          */
4426         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4427                 left = curr;
4428
4429         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4430
4431         /*
4432          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4433          * be done without getting too unfair.
4434          */
4435         if (cfs_rq->skip == se) {
4436                 struct sched_entity *second;
4437
4438                 if (se == curr) {
4439                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4440                 } else {
4441                         second = __pick_next_entity(se);
4442                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4443                                 second = curr;
4444                 }
4445
4446                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4447                         se = second;
4448         }
4449
4450         /*
4451          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4452          */
4453         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4454                 se = cfs_rq->last;
4455
4456         /*
4457          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4458          */
4459         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4460                 se = cfs_rq->next;
4461
4462         clear_buddies(cfs_rq, se);
4463
4464         return se;
4465 }
4466
4467 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4468
4469 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4470 {
4471         /*
4472          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4473          * was not called and update_curr() has to be done:
4474          */
4475         if (prev->on_rq)
4476                 update_curr(cfs_rq);
4477
4478         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4479         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4480
4481         check_spread(cfs_rq, prev);
4482
4483         if (prev->on_rq) {
4484                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4485                 /* Put 'current' back into the tree. */
4486                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4487                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4488                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4489         }
4490         cfs_rq->curr = NULL;
4491 }
4492
4493 static void
4494 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4495 {
4496         /*
4497          * Update run-time statistics of the 'current'.
4498          */
4499         update_curr(cfs_rq);
4500
4501         /*
4502          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4503          */
4504         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4505         update_cfs_group(curr);
4506
4507 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4508         /*
4509          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4510          * validating it and just reschedule.
4511          */
4512         if (queued) {
4513                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4514                 return;
4515         }
4516         /*
4517          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4518          */
4519         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4520                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4521                 return;
4522 #endif
4523
4524         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4525                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4526 }
4527
4528
4529 /**************************************************
4530  * CFS bandwidth control machinery
4531  */
4532
4533 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4534
4535 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4536 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4537
4538 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4539 {
4540         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4541 }
4542
4543 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4544 {
4545         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4546 }
4547
4548 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4549 {
4550         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4551 }
4552 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4553 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4554 {
4555         return true;
4556 }
4557
4558 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4559 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4560 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4561
4562 /*
4563  * default period for cfs group bandwidth.
4564  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4565  */
4566 static inline u64 default_cfs_period(void)
4567 {
4568         return 100000000ULL;
4569 }
4570
4571 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4572 {
4573         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4574 }
4575
4576 /*
4577  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4578  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4579  * additional synchronization around rq->lock.
4580  *
4581  * requires cfs_b->lock
4582  */
4583 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4584 {
4585         u64 now;
4586
4587         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4588                 return;
4589
4590         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4591         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4592         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4593 }
4594
4595 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4596 {
4597         return &tg->cfs_bandwidth;
4598 }
4599
4600 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4601 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4602 {
4603         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4604                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4605
4606         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4607 }
4608
4609 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4610 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4611 {
4612         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4613         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4614         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4615
4616         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4617         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4618
4619         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4620         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4621                 amount = min_amount;
4622         else {
4623                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4624
4625                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4626                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4627                         cfs_b->runtime -= amount;
4628                         cfs_b->idle = 0;
4629                 }
4630         }
4631         expires = cfs_b->runtime_expires;
4632         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4633
4634         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4635         /*
4636          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4637          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4638          * issued.
4639          */
4640         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4641                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4642
4643         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4644 }
4645
4646 /*
4647  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4648  * fact that rq->clock snapshots this value.
4649  */
4650 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4651 {
4652         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4653
4654         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4655         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4656                 return;
4657
4658         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4659                 return;
4660
4661         /*
4662          * If the local deadline has passed we have to consider the
4663          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4664          * has not truly expired.
4665          *
4666          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4667          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4668          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4669          * exact equality, so a partial write will still work.
4670          */
4671
4672         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4673                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4674                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4675         } else {
4676                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4677                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4678         }
4679 }
4680
4681 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4682 {
4683         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4684         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4685         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4686
4687         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4688                 return;
4689
4690         /*
4691          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4692          * hierarchy can be throttled
4693          */
4694         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4695                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4696 }
4697
4698 static __always_inline
4699 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4700 {
4701         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4702                 return;
4703
4704         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4705 }
4706
4707 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4708 {
4709         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4710 }
4711
4712 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4713 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4714 {
4715         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4716 }
4717
4718 /*
4719  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4720  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4721  * load-balance operations.
4722  */
4723 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4724                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4725 {
4726         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4727
4728         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4729         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4730
4731         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4732                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4733 }
4734
4735 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4736 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4737 {
4738         struct rq *rq = data;
4739         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4740
4741         cfs_rq->throttle_count--;
4742         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4743                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4744                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4745                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4746         }
4747
4748         return 0;
4749 }
4750
4751 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4752 {
4753         struct rq *rq = data;
4754         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4755
4756         /* group is entering throttled state, stop time */
4757         if (!cfs_rq->throttle_count)
4758                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4759         cfs_rq->throttle_count++;
4760
4761         return 0;
4762 }
4763
4764 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4765 {
4766         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4767         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4768         struct sched_entity *se;
4769         long task_delta, dequeue = 1;
4770         bool empty;
4771
4772         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4773
4774         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4775         rcu_read_lock();
4776         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4777         rcu_read_unlock();
4778
4779         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4780         for_each_sched_entity(se) {
4781                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4782                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4783                 if (!se->on_rq)
4784                         break;
4785
4786                 if (dequeue)
4787                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4788                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4789
4790                 if (qcfs_rq->load.weight)
4791                         dequeue = 0;
4792         }
4793
4794         if (!se)
4795                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4796
4797         cfs_rq->throttled = 1;
4798         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4799         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4800         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4801
4802         /*
4803          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4804          * distribute_cfs_runtime will not see us
4805          */
4806         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4807
4808         /*
4809          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4810          * timer is running.
4811          */
4812         if (empty)
4813                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4814
4815         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4816 }
4817
4818 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4819 {
4820         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4821         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4822         struct sched_entity *se;
4823         int enqueue = 1;
4824         long task_delta;
4825
4826         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4827
4828         cfs_rq->throttled = 0;
4829
4830         update_rq_clock(rq);
4831
4832         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4833         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4834         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4835         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4836
4837         /* update hierarchical throttle state */
4838         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4839
4840         if (!cfs_rq->load.weight)
4841                 return;
4842
4843         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4844         for_each_sched_entity(se) {
4845                 if (se->on_rq)
4846                         enqueue = 0;
4847
4848                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4849                 if (enqueue)
4850                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4851                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4852
4853                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4854                         break;
4855         }
4856
4857         if (!se)
4858                 add_nr_running(rq, task_delta);
4859
4860         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4861         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4862                 resched_curr(rq);
4863 }
4864
4865 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4866                 u64 remaining, u64 expires)
4867 {
4868         struct cfs_rq *cfs_rq;
4869         u64 runtime;
4870         u64 starting_runtime = remaining;
4871
4872         rcu_read_lock();
4873         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4874                                 throttled_list) {
4875                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4876                 struct rq_flags rf;
4877
4878                 rq_lock(rq, &rf);
4879                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4880                         goto next;
4881
4882                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4883                 if (runtime > remaining)
4884                         runtime = remaining;
4885                 remaining -= runtime;
4886
4887                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4888                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4889
4890                 /* we check whether we're throttled above */
4891                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4892                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4893
4894 next:
4895                 rq_unlock(rq, &rf);
4896
4897                 if (!remaining)
4898                         break;
4899         }
4900         rcu_read_unlock();
4901
4902         return starting_runtime - remaining;
4903 }
4904
4905 /*
4906  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4907  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4908  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4909  * used to track this state.
4910  */
4911 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4912 {
4913         u64 runtime, runtime_expires;
4914         int throttled;
4915
4916         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4917         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4918                 goto out_deactivate;
4919
4920         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4921         cfs_b->nr_periods += overrun;
4922
4923         /*
4924          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4925          * we're going inactive then everything else can be deferred
4926          */
4927         if (cfs_b->idle && !throttled)
4928                 goto out_deactivate;
4929
4930         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4931
4932         if (!throttled) {
4933                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4934                 cfs_b->idle = 1;
4935                 return 0;
4936         }
4937
4938         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4939         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4940
4941         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4942
4943         /*
4944          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4945          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4946          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4947          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4948          * only by limited amounts in that extreme case.
4949          */
4950         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4951                 runtime = cfs_b->runtime;
4952                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4953                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4954                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4955                                                  runtime_expires);
4956                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4957
4958                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4959
4960                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4961         }
4962
4963         /*
4964          * While we are ensured activity in the period following an
4965          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4966          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4967          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4968          */
4969         cfs_b->idle = 0;
4970
4971         return 0;
4972
4973 out_deactivate:
4974         return 1;
4975 }
4976
4977 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4978 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4979 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4980 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4981 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4982 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4983
4984 /*
4985  * Are we near the end of the current quota period?
4986  *
4987  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4988  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4989  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4990  */
4991 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4992 {
4993         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4994         u64 remaining;
4995
4996         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4997         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4998                 return 1;
4999
5000         /* is a quota refresh about to occur? */
5001         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
5002         if (remaining < min_expire)
5003                 return 1;
5004
5005         return 0;
5006 }
5007
5008 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5009 {
5010         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
5011
5012         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
5013         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
5014                 return;
5015
5016         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
5017                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
5018                         HRTIMER_MODE_REL);
5019 }
5020
5021 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
5022 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5023 {
5024         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
5025         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
5026
5027         if (slack_runtime <= 0)
5028                 return;
5029
5030         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5031         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
5032             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
5033                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5034
5035                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5036                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5037                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5038                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5039         }
5040         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5041
5042         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5043         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5044 }
5045
5046 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5047 {
5048         if (!cfs_bandwidth_used())
5049                 return;
5050
5051         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5052                 return;
5053
5054         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5055 }
5056
5057 /*
5058  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5059  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5060  */
5061 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5062 {
5063         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5064         u64 expires;
5065
5066         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5067         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5068         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5069                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5070                 return;
5071         }
5072
5073         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5074                 runtime = cfs_b->runtime;
5075
5076         expires = cfs_b->runtime_expires;
5077         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5078
5079         if (!runtime)
5080                 return;
5081
5082         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
5083
5084         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5085         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
5086                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
5087         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5088 }
5089
5090 /*
5091  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5092  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5093  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5094  */
5095 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5096 {
5097         if (!cfs_bandwidth_used())
5098                 return;
5099
5100         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5101         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5102                 return;
5103
5104         /* ensure the group is not already throttled */
5105         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5106                 return;
5107
5108         /* update runtime allocation */
5109         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5110         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5111                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5112 }
5113
5114 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5115 {
5116         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5117
5118         if (!cfs_bandwidth_used())
5119                 return;
5120
5121         if (!tg->parent)
5122                 return;
5123
5124         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5125         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5126
5127         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5128         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5129 }
5130
5131 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5132 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5133 {
5134         if (!cfs_bandwidth_used())
5135                 return false;
5136
5137         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5138                 return false;
5139
5140         /*
5141          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5142          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5143          */
5144         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5145                 return true;
5146
5147         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5148         return true;
5149 }
5150
5151 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5152 {
5153         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5154                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5155
5156         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5157
5158         return HRTIMER_NORESTART;
5159 }
5160
5161 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5162 {
5163         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5164                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5165         int overrun;
5166         int idle = 0;
5167
5168         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5169         for (;;) {
5170                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5171                 if (!overrun)
5172                         break;
5173
5174                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
5175         }
5176         if (idle)
5177                 cfs_b->period_active = 0;
5178         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5179
5180         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5181 }
5182
5183 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5184 {
5185         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5186         cfs_b->runtime = 0;
5187         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5188         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5189
5190         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5191         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5192         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5193         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5194         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5195 }
5196
5197 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5198 {
5199         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5200         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5201 }
5202
5203 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5204 {
5205         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5206
5207         if (!cfs_b->period_active) {
5208                 cfs_b->period_active = 1;
5209                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5210                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5211         }
5212 }
5213
5214 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5215 {
5216         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5217         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5218                 return;
5219
5220         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5221         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5222 }
5223
5224 /*
5225  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5226  *
5227  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5228  * bits doesn't do much.
5229  */
5230
5231 /* cpu online calback */
5232 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5233 {
5234         struct task_group *tg;
5235
5236         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5237
5238         rcu_read_lock();
5239         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5240                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5241                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5242
5243                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5244                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5245                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5246         }
5247         rcu_read_unlock();
5248 }
5249
5250 /* cpu offline callback */
5251 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5252 {
5253         struct task_group *tg;
5254
5255         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5256
5257         rcu_read_lock();
5258         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5259                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5260
5261                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5262                         continue;
5263
5264                 /*
5265                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5266                  * there's some valid quota amount
5267                  */
5268                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5269                 /*
5270                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5271                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5272                  */
5273                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5274
5275                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5276                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5277         }
5278         rcu_read_unlock();
5279 }
5280
5281 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5282 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5283 {
5284         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5285 }
5286
5287 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5288 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5289 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5290 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5291 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5292
5293 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5294 {
5295         return 0;
5296 }
5297
5298 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5299 {
5300         return 0;
5301 }
5302
5303 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5304                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5305 {
5306         return 0;
5307 }
5308
5309 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5310
5311 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5312 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5313 #endif
5314
5315 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5316 {
5317         return NULL;
5318 }
5319 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5320 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5321 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5322
5323 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5324
5325 /**************************************************
5326  * CFS operations on tasks:
5327  */
5328
5329 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5330 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5331 {
5332         struct sched_entity *se = &p->se;
5333         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5334
5335         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5336
5337         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5338                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5339                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5340                 s64 delta = slice - ran;
5341
5342                 if (delta < 0) {
5343                         if (rq->curr == p)
5344                                 resched_curr(rq);
5345                         return;
5346                 }
5347                 hrtick_start(rq, delta);
5348         }
5349 }
5350
5351 /*
5352  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5353  * current task is from our class and nr_running is low enough
5354  * to matter.
5355  */
5356 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5357 {
5358         struct task_struct *curr = rq->curr;
5359
5360         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5361                 return;
5362
5363         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5364                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5365 }
5366 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5367 static inline void
5368 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5369 {
5370 }
5371
5372 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5373 {
5374 }
5375 #endif
5376
5377 /*
5378  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5379  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5380  * then put the task into the rbtree:
5381  */
5382 static void
5383 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5384 {
5385         struct cfs_rq *cfs_rq;
5386         struct sched_entity *se = &p->se;
5387
5388         /*
5389          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5390          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5391          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5392          * estimated utilization, before we update schedutil.
5393          */
5394         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5395
5396         /*
5397          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5398          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5399          * passed.
5400          */
5401         if (p->in_iowait)
5402                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5403
5404         for_each_sched_entity(se) {
5405                 if (se->on_rq)
5406                         break;
5407                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5408                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5409
5410                 /*
5411                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5412                  *
5413                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5414                  * post the final h_nr_running increment below.
5415                  */
5416                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5417                         break;
5418                 cfs_rq->h_nr_running++;
5419
5420                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5421         }
5422
5423         for_each_sched_entity(se) {
5424                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5425                 cfs_rq->h_nr_running++;
5426
5427                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5428                         break;
5429
5430                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5431                 update_cfs_group(se);
5432         }
5433
5434         if (!se)
5435                 add_nr_running(rq, 1);
5436
5437         hrtick_update(rq);
5438 }
5439
5440 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5441
5442 /*
5443  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5444  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5445  * update the fair scheduling stats:
5446  */
5447 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5448 {
5449         struct cfs_rq *cfs_rq;
5450         struct sched_entity *se = &p->se;
5451         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5452
5453         for_each_sched_entity(se) {
5454                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5455                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5456
5457                 /*
5458                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5459                  *
5460                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5461                  * post the final h_nr_running decrement below.
5462                 */
5463                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5464                         break;
5465                 cfs_rq->h_nr_running--;
5466
5467                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5468                 if (cfs_rq->load.weight) {
5469                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5470                         se = parent_entity(se);
5471                         /*
5472                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5473                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5474                          */
5475                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5476                                 set_next_buddy(se);
5477                         break;
5478                 }
5479                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5480         }
5481
5482         for_each_sched_entity(se) {
5483                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5484                 cfs_rq->h_nr_running--;
5485
5486                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5487                         break;
5488
5489                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5490                 update_cfs_group(se);
5491         }
5492
5493         if (!se)
5494                 sub_nr_running(rq, 1);
5495
5496         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5497         hrtick_update(rq);
5498 }
5499
5500 #ifdef CONFIG_SMP
5501
5502 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5503 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5504 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5505
5506 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5507 /*
5508  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5509  */
5510
5511 /*
5512  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5513  *
5514  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5515  *
5516  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5517  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5518  *
5519  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5520  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5521  *
5522  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5523  *
5524  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5525  *
5526  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5527  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5528  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5529  * fixed_power_int())
5530  *
5531  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5532  */
5533 #define DEGRADE_SHIFT           7
5534
5535 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5536 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5537         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5538         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5539         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5540         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5541         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5542 };
5543
5544 /*
5545  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5546  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5547  * adding any new load.
5548  */
5549 static unsigned long
5550 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5551 {
5552         int j = 0;
5553
5554         if (!missed_updates)
5555                 return load;
5556
5557         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5558                 return 0;
5559
5560         if (idx == 1)
5561                 return load >> missed_updates;
5562
5563         while (missed_updates) {
5564                 if (missed_updates % 2)
5565                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5566
5567                 missed_updates >>= 1;
5568                 j++;
5569         }
5570         return load;
5571 }
5572
5573 static struct {
5574         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5575         atomic_t nr_cpus;
5576         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5577         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5578         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5579 } nohz ____cacheline_aligned;
5580
5581 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5582
5583 /**
5584  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5585  * @this_rq: The rq to update statistics for
5586  * @this_load: The current load
5587  * @pending_updates: The number of missed updates
5588  *
5589  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5590  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5591  *
5592  * This function computes a decaying average:
5593  *
5594  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5595  *
5596  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5597  * the @pending_updates argument.
5598  *
5599  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5600  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5601  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5602  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5603  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5604  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5605  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5606  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5607  *
5608  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5609  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5610  *
5611  * For regular NOHZ, this reduces to:
5612  *
5613  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5614  *
5615  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5616  * term.
5617  */
5618 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5619                             unsigned long pending_updates)
5620 {
5621         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5622         int i, scale;
5623
5624         this_rq->nr_load_updates++;
5625
5626         /* Update our load: */
5627         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5628         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5629                 unsigned long old_load, new_load;
5630
5631                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5632
5633                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5634 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5635                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5636                 if (tickless_load) {
5637                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5638                         /*
5639                          * old_load can never be a negative value because a
5640                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5641                          * original tickless_load.
5642                          */
5643                         old_load += tickless_load;
5644                 }
5645 #endif
5646                 new_load = this_load;
5647                 /*
5648                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5649                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5650                  * example.
5651                  */
5652                 if (new_load > old_load)
5653                         new_load += scale - 1;
5654
5655                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5656         }
5657
5658         sched_avg_update(this_rq);
5659 }
5660
5661 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5662 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5663 {
5664         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5665 }
5666
5667 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5668 /*
5669  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5670  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5671  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5672  *
5673  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5674  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5675  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5676  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5677  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5678  *
5679  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5680  */
5681
5682 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5683                                  unsigned long curr_jiffies,
5684                                  unsigned long load)
5685 {
5686         unsigned long pending_updates;
5687
5688         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5689         if (pending_updates) {
5690                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5691                 /*
5692                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5693                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5694                  * its weighted load.
5695                  */
5696                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5697         }
5698 }
5699
5700 /*
5701  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5702  * idle balance.
5703  */
5704 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5705 {
5706         /*
5707          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5708          */
5709         if (weighted_cpuload(this_rq))
5710                 return;
5711
5712         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5713 }
5714
5715 /*
5716  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5717  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5718  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5719  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5720  */
5721 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5722 {
5723         struct rq *this_rq = this_rq();
5724
5725         /*
5726          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5727          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5728          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5729          */
5730         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5731 }
5732
5733 /*
5734  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5735  */
5736 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5737 {
5738         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5739         struct rq *this_rq = this_rq();
5740         unsigned long load;
5741         struct rq_flags rf;
5742
5743         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5744                 return;
5745
5746         load = weighted_cpuload(this_rq);
5747         rq_lock(this_rq, &rf);
5748         update_rq_clock(this_rq);
5749         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5750         rq_unlock(this_rq, &rf);
5751 }
5752 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5753 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5754                                         unsigned long curr_jiffies,
5755                                         unsigned long load) { }
5756 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5757
5758 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5759 {
5760 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5761         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5762         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5763 #endif
5764         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5765 }
5766
5767 /*
5768  * Called from scheduler_tick()
5769  */
5770 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5771 {
5772         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5773
5774         if (tick_nohz_tick_stopped())
5775                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5776         else
5777                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5778 }
5779
5780 /*
5781  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5782  * according to the scheduling class and "nice" value.
5783  *
5784  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5785  * balance conservatively.
5786  */
5787 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5788 {
5789         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5790         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5791
5792         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5793                 return total;
5794
5795         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5796 }
5797
5798 /*
5799  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5800  * according to the scheduling class and "nice" value.
5801  */
5802 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5803 {
5804         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5805         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5806
5807         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5808                 return total;
5809
5810         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5811 }
5812
5813 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5814 {
5815         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5816 }
5817
5818 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5819 {
5820         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5821 }
5822
5823 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5824 {
5825         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5826         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5827         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5828
5829         if (nr_running)
5830                 return load_avg / nr_running;
5831
5832         return 0;
5833 }
5834
5835 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5836 {
5837         /*
5838          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5839          * jiffy will not have built up many flips.
5840          */
5841         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5842                 current->wakee_flips >>= 1;
5843                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5844         }
5845
5846         if (current->last_wakee != p) {
5847                 current->last_wakee = p;
5848                 current->wakee_flips++;
5849         }
5850 }
5851
5852 /*
5853  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5854  *
5855  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5856  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5857  *
5858  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5859  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5860  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5861  *
5862  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5863  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5864  *
5865  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5866  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5867  * socket size.
5868  */
5869 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5870 {
5871         unsigned int master = current->wakee_flips;
5872         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5873         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5874
5875         if (master < slave)
5876                 swap(master, slave);
5877         if (slave < factor || master < slave * factor)
5878                 return 0;
5879         return 1;
5880 }
5881
5882 /*
5883  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5884  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5885  * CPU.
5886  *
5887  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5888  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5889  *
5890  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5891  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5892  *                        for the overloaded case.
5893  */
5894 static int
5895 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5896 {
5897         /*
5898          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5899          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5900          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5901          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5902          *
5903          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5904          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5905          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5906          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5907          * on one CPU.
5908          */
5909         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5910                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5911
5912         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5913                 return this_cpu;
5914
5915         return nr_cpumask_bits;
5916 }
5917
5918 static int
5919 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5920                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5921 {
5922         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5923         unsigned long task_load;
5924
5925         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5926
5927         if (sync) {
5928                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5929
5930                 if (current_load > this_eff_load)
5931                         return this_cpu;
5932
5933                 this_eff_load -= current_load;
5934         }
5935
5936         task_load = task_h_load(p);
5937
5938         this_eff_load += task_load;
5939         if (sched_feat(WA_BIAS))
5940                 this_eff_load *= 100;
5941         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5942
5943         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5944         prev_eff_load -= task_load;
5945         if (sched_feat(WA_BIAS))
5946                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5947         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5948
5949         /*
5950          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5951          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5952          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5953          * idle.
5954          */
5955         if (sync)
5956                 prev_eff_load += 1;
5957
5958         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5959 }
5960
5961 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5962                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5963 {
5964         int target = nr_cpumask_bits;
5965
5966         if (sched_feat(WA_IDLE))
5967                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5968
5969         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5970                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5971
5972         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5973         if (target == nr_cpumask_bits)
5974                 return prev_cpu;
5975
5976         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5977         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5978         return target;
5979 }
5980
5981 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5982
5983 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5984 {
5985         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5986 }
5987
5988 /*
5989  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5990  * domain.
5991  *
5992  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5993  */
5994 static struct sched_group *
5995 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5996                   int this_cpu, int sd_flag)
5997 {
5998         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5999         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
6000         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
6001         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
6002         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
6003         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
6004         int load_idx = sd->forkexec_idx;
6005         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
6006         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
6007                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
6008
6009         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6010                 load_idx = sd->wake_idx;
6011
6012         do {
6013                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
6014                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
6015                 int local_group;
6016                 int i;
6017
6018                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
6019                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
6020                                         &p->cpus_allowed))
6021                         continue;
6022
6023                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
6024                                                sched_group_span(group));
6025
6026                 /*
6027                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
6028                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
6029                  */
6030                 avg_load = 0;
6031                 runnable_load = 0;
6032                 max_spare_cap = 0;
6033
6034                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
6035                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
6036                         if (local_group)
6037                                 load = source_load(i, load_idx);
6038                         else
6039                                 load = target_load(i, load_idx);
6040
6041                         runnable_load += load;
6042
6043                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
6044
6045                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
6046
6047                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6048                                 max_spare_cap = spare_cap;
6049                 }
6050
6051                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6052                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6053                                         group->sgc->capacity;
6054                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6055                                         group->sgc->capacity;
6056
6057                 if (local_group) {
6058                         this_runnable_load = runnable_load;
6059                         this_avg_load = avg_load;
6060                         this_spare = max_spare_cap;
6061                 } else {
6062                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
6063                                 /*
6064                                  * The runnable load is significantly smaller
6065                                  * so we can pick this new CPU:
6066                                  */
6067                                 min_runnable_load = runnable_load;
6068                                 min_avg_load = avg_load;
6069                                 idlest = group;
6070                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6071                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
6072                                 /*
6073                                  * The runnable loads are close so take the
6074                                  * blocked load into account through avg_load:
6075                                  */
6076                                 min_avg_load = avg_load;
6077                                 idlest = group;
6078                         }
6079
6080                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6081                                 most_spare = max_spare_cap;
6082                                 most_spare_sg = group;
6083                         }
6084                 }
6085         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6086
6087         /*
6088          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6089          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6090          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6091          * so we allow for some task stuffing by using
6092          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6093          *
6094          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6095          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6096          * utilization.
6097          */
6098         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6099                 goto skip_spare;
6100
6101         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6102             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
6103                 return NULL;
6104
6105         if (most_spare > task_util(p) / 2)
6106                 return most_spare_sg;
6107
6108 skip_spare:
6109         if (!idlest)
6110                 return NULL;
6111
6112         /*
6113          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
6114          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
6115          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
6116          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
6117          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
6118          * staying local.
6119          */
6120         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
6121             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
6122                 return NULL;
6123
6124         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
6125                 return NULL;
6126
6127         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6128              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
6129                 return NULL;
6130
6131         return idlest;
6132 }
6133
6134 /*
6135  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6136  */
6137 static int
6138 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6139 {
6140         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6141         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6142         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6143         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6144         int shallowest_idle_cpu = -1;
6145         int i;
6146
6147         /* Check if we have any choice: */
6148         if (group->group_weight == 1)
6149                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6150
6151         /* Traverse only the allowed CPUs */
6152         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
6153                 if (available_idle_cpu(i)) {
6154                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6155                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6156                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6157                                 /*
6158                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6159                                  * has the smallest exit latency irrespective
6160                                  * of any idle timestamp.
6161                                  */
6162                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6163                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6164                                 shallowest_idle_cpu = i;
6165                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6166                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6167                                 /*
6168                                  * If equal or no active idle state, then
6169                                  * the most recently idled CPU might have
6170                                  * a warmer cache.
6171                                  */
6172                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6173                                 shallowest_idle_cpu = i;
6174                         }
6175                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6176                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
6177                         if (load < min_load) {
6178                                 min_load = load;
6179                                 least_loaded_cpu = i;
6180                         }
6181                 }
6182         }
6183
6184         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6185 }
6186
6187 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6188                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6189 {
6190         int new_cpu = cpu;
6191
6192         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6193                 return prev_cpu;
6194
6195         /*
6196          * We need task's util for capacity_spare_wake, sync it up to prev_cpu's
6197          * last_update_time.
6198          */
6199         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6200                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6201
6202         while (sd) {
6203                 struct sched_group *group;
6204                 struct sched_domain *tmp;
6205                 int weight;
6206
6207                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6208                         sd = sd->child;
6209                         continue;
6210                 }
6211
6212                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6213                 if (!group) {
6214                         sd = sd->child;
6215                         continue;
6216                 }
6217
6218                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6219                 if (new_cpu == cpu) {
6220                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6221                         sd = sd->child;
6222                         continue;
6223                 }
6224
6225                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6226                 cpu = new_cpu;
6227                 weight = sd->span_weight;
6228                 sd = NULL;
6229                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6230                         if (weight <= tmp->span_weight)
6231                                 break;
6232                         if (tmp->flags & sd_flag)
6233                                 sd = tmp;
6234                 }
6235         }
6236
6237         return new_cpu;
6238 }
6239
6240 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6241
6242 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6243 {
6244         struct sched_domain_shared *sds;
6245
6246         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6247         if (sds)
6248                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6249 }
6250
6251 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6252 {
6253         struct sched_domain_shared *sds;
6254
6255         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6256         if (sds)
6257                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6258
6259         return def;
6260 }
6261
6262 /*
6263  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6264  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6265  *
6266  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6267  * state should be fairly cheap.
6268  */
6269 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6270 {
6271         int core = cpu_of(rq);
6272         int cpu;
6273
6274         rcu_read_lock();
6275         if (test_idle_cores(core, true))
6276                 goto unlock;
6277
6278         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6279                 if (cpu == core)
6280                         continue;
6281
6282                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6283                         goto unlock;
6284         }
6285
6286         set_idle_cores(core, 1);
6287 unlock:
6288         rcu_read_unlock();
6289 }
6290
6291 /*
6292  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6293  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6294  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6295  */
6296 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6297 {
6298         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6299         int core, cpu;
6300
6301         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6302                 return -1;
6303
6304         if (!test_idle_cores(target, false))
6305                 return -1;
6306
6307         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6308
6309         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6310                 bool idle = true;
6311
6312                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6313                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6314                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6315                                 idle = false;
6316                 }
6317
6318                 if (idle)
6319                         return core;
6320         }
6321
6322         /*
6323          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6324          */
6325         set_idle_cores(target, 0);
6326
6327         return -1;
6328 }
6329
6330 /*
6331  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6332  */
6333 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6334 {
6335         int cpu;
6336
6337         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6338                 return -1;
6339
6340         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6341                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6342                         continue;
6343                 if (available_idle_cpu(cpu))
6344                         return cpu;
6345         }
6346
6347         return -1;
6348 }
6349
6350 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6351
6352 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6353 {
6354         return -1;
6355 }
6356
6357 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6358 {
6359         return -1;
6360 }
6361
6362 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6363
6364 /*
6365  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6366  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6367  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6368  */
6369 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6370 {
6371         struct sched_domain *this_sd;
6372         u64 avg_cost, avg_idle;
6373         u64 time, cost;
6374         s64 delta;
6375         int cpu, nr = INT_MAX;
6376
6377         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6378         if (!this_sd)
6379                 return -1;
6380
6381         /*
6382          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6383          * particularly is sensitive here.
6384          */
6385         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6386         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6387
6388         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6389                 return -1;
6390
6391         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6392                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6393                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6394                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6395                 else
6396                         nr = 4;
6397         }
6398
6399         time = local_clock();
6400
6401         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6402                 if (!--nr)
6403                         return -1;
6404                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6405                         continue;
6406                 if (available_idle_cpu(cpu))
6407                         break;
6408         }
6409
6410         time = local_clock() - time;
6411         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6412         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6413         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6414
6415         return cpu;
6416 }
6417
6418 /*
6419  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6420  */
6421 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6422 {
6423         struct sched_domain *sd;
6424         int i, recent_used_cpu;
6425
6426         if (available_idle_cpu(target))
6427                 return target;
6428
6429         /*
6430          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6431          */
6432         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6433                 return prev;
6434
6435         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6436         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6437         if (recent_used_cpu != prev &&
6438             recent_used_cpu != target &&
6439             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6440             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6441             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6442                 /*
6443                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6444                  * candidate for the next wake:
6445                  */
6446                 p->recent_used_cpu = prev;
6447                 return recent_used_cpu;
6448         }
6449
6450         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6451         if (!sd)
6452                 return target;
6453
6454         i = select_idle_core(p, sd, target);
6455         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6456                 return i;
6457
6458         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6459         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6460                 return i;
6461
6462         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6463         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6464                 return i;
6465
6466         return target;
6467 }
6468
6469 /**
6470  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6471  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6472  *
6473  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6474  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6475  * (ie cpu_capacity).
6476  *
6477  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6478  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6479  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6480  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6481  * (arch_scale_freq_capacity()).
6482  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6483  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6484  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6485  *
6486  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6487  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6488  * currently RUNNABLE on that CPU.
6489  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6490  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6491  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6492  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6493  *
6494  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6495  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6496  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6497  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6498  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6499  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6500  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6501  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6502  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6503  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6504  *
6505  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6506  */
6507 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6508 {
6509         struct cfs_rq *cfs_rq;
6510         unsigned int util;
6511
6512         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6513         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6514
6515         if (sched_feat(UTIL_EST))
6516                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6517
6518         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6519 }
6520
6521 /*
6522  * cpu_util_wake: Compute CPU utilization with any contributions from
6523  * the waking task p removed.
6524  */
6525 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6526 {
6527         struct cfs_rq *cfs_rq;
6528         unsigned int util;
6529
6530         /* Task has no contribution or is new */
6531         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6532                 return cpu_util(cpu);
6533
6534         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6535         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6536
6537         /* Discount task's blocked util from CPU's util */
6538         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6539
6540         /*
6541          * Covered cases:
6542          *
6543          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6544          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6545          *    and thus we return:
6546          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) = 0
6547          *
6548          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6549          *    IDLE, then:
6550          *      cpu_util >= task_util
6551          *      cpu_util > util_est (== 0)
6552          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6553          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) >= 0
6554          *
6555          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6556          *      util_est > cpu_util
6557          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6558          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6559          *    considering the expected utilization of tasks already
6560          *    runnable on that CPU.
6561          *
6562          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6563          * covered by the following code when estimated utilization is
6564          * enabled.
6565          */
6566         if (sched_feat(UTIL_EST))
6567                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6568
6569         /*
6570          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6571          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6572          * the cpu_util call.
6573          */
6574         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6575 }
6576
6577 /*
6578  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6579  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6580  *
6581  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6582  * BALANCE_WAKE sort things out.
6583  */
6584 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6585 {
6586         long min_cap, max_cap;
6587
6588         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6589         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6590
6591         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6592         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6593                 return 0;
6594
6595         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6596         sync_entity_load_avg(&p->se);
6597
6598         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6599 }
6600
6601 /*
6602  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6603  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6604  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6605  *
6606  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6607  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6608  *
6609  * Returns the target CPU number.
6610  *
6611  * preempt must be disabled.
6612  */
6613 static int
6614 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6615 {
6616         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6617         int cpu = smp_processor_id();
6618         int new_cpu = prev_cpu;
6619         int want_affine = 0;
6620         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6621
6622         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6623                 record_wakee(p);
6624                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6625                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6626         }
6627
6628         rcu_read_lock();
6629         for_each_domain(cpu, tmp) {
6630                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6631                         break;
6632
6633                 /*
6634                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6635                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6636                  */
6637                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6638                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6639                         if (cpu != prev_cpu)
6640                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6641
6642                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6643                         break;
6644                 }
6645
6646                 if (tmp->flags & sd_flag)
6647                         sd = tmp;
6648                 else if (!want_affine)
6649                         break;
6650         }
6651
6652         if (unlikely(sd)) {
6653                 /* Slow path */
6654                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6655         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6656                 /* Fast path */
6657
6658                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6659
6660                 if (want_affine)
6661                         current->recent_used_cpu = cpu;
6662         }
6663         rcu_read_unlock();
6664
6665         return new_cpu;
6666 }
6667
6668 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6669
6670 /*
6671  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6672  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6673  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6674  */
6675 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6676 {
6677         /*
6678          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6679          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6680          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6681          * the task on the new runqueue.
6682          */
6683         if (p->state == TASK_WAKING) {
6684                 struct sched_entity *se = &p->se;
6685                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6686                 u64 min_vruntime;
6687
6688 #ifndef CONFIG_64BIT
6689                 u64 min_vruntime_copy;
6690
6691                 do {
6692                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6693                         smp_rmb();
6694                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6695                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6696 #else
6697                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6698 #endif
6699
6700                 se->vruntime -= min_vruntime;
6701         }
6702
6703         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6704                 /*
6705                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6706                  * rq->lock and can modify state directly.
6707                  */
6708                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6709                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6710
6711         } else {
6712                 /*
6713                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6714                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6715                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6716                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6717                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6718                  * sounds not bad.
6719                  */
6720                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6721         }
6722
6723         /* Tell new CPU we are migrated */
6724         p->se.avg.last_update_time = 0;
6725
6726         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6727         p->se.exec_start = 0;
6728 }
6729
6730 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6731 {
6732         remove_entity_load_avg(&p->se);
6733 }
6734 #endif /* CONFIG_SMP */
6735
6736 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6737 {
6738         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6739
6740         /*
6741          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6742          * to virtual-time in his units.
6743          *
6744          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6745          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6746          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6747          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6748          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6749          *
6750          * This is especially important for buddies when the leftmost
6751          * task is higher priority than the buddy.
6752          */
6753         return calc_delta_fair(gran, se);
6754 }
6755
6756 /*
6757  * Should 'se' preempt 'curr'.
6758  *
6759  *             |s1
6760  *        |s2
6761  *   |s3
6762  *         g
6763  *      |<--->|c
6764  *
6765  *  w(c, s1) = -1
6766  *  w(c, s2) =  0
6767  *  w(c, s3) =  1
6768  *
6769  */
6770 static int
6771 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6772 {
6773         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6774
6775         if (vdiff <= 0)
6776                 return -1;
6777
6778         gran = wakeup_gran(se);
6779         if (vdiff > gran)
6780                 return 1;
6781
6782         return 0;
6783 }
6784
6785 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6786 {
6787         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6788                 return;
6789
6790         for_each_sched_entity(se) {
6791                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6792                         return;
6793                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6794         }
6795 }
6796
6797 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6798 {
6799         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6800                 return;
6801
6802         for_each_sched_entity(se) {
6803                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6804                         return;
6805                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6806         }
6807 }
6808
6809 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6810 {
6811         for_each_sched_entity(se)
6812                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6813 }
6814
6815 /*
6816  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6817  */
6818 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6819 {
6820         struct task_struct *curr = rq->curr;
6821         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6822         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6823         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6824         int next_buddy_marked = 0;
6825
6826         if (unlikely(se == pse))
6827                 return;
6828
6829         /*
6830          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6831          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6832          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6833          * next-buddy nomination below.
6834          */
6835         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6836                 return;
6837
6838         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6839                 set_next_buddy(pse);
6840                 next_buddy_marked = 1;
6841         }
6842
6843         /*
6844          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6845          * wake up path.
6846          *
6847          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6848          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6849          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6850          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6851          * below.
6852          */
6853         if (test_tsk_need_resched(curr))
6854                 return;
6855
6856         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6857         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6858             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6859                 goto preempt;
6860
6861         /*
6862          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6863          * is driven by the tick):
6864          */
6865         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6866                 return;
6867
6868         find_matching_se(&se, &pse);
6869         update_curr(cfs_rq_of(se));
6870         BUG_ON(!pse);
6871         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6872                 /*
6873                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6874                  * triggering this preemption.
6875                  */
6876                 if (!next_buddy_marked)
6877                         set_next_buddy(pse);
6878                 goto preempt;
6879         }
6880
6881         return;
6882
6883 preempt:
6884         resched_curr(rq);
6885         /*
6886          * Only set the backward buddy when the current task is still
6887          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6888          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6889          * point, either of which can * drop the rq lock.
6890          *
6891          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6892          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6893          */
6894         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6895                 return;
6896
6897         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6898                 set_last_buddy(se);
6899 }
6900
6901 static struct task_struct *
6902 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6903 {
6904         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6905         struct sched_entity *se;
6906         struct task_struct *p;
6907         int new_tasks;
6908
6909 again:
6910         if (!cfs_rq->nr_running)
6911                 goto idle;
6912
6913 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6914         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6915                 goto simple;
6916
6917         /*
6918          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6919          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6920          *
6921          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6922          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6923          */
6924
6925         do {
6926                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6927
6928                 /*
6929                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6930                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6931                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6932                  * forget we've ever seen it.
6933                  */
6934                 if (curr) {
6935                         if (curr->on_rq)
6936                                 update_curr(cfs_rq);
6937                         else
6938                                 curr = NULL;
6939
6940                         /*
6941                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6942                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6943                          * Therefore the nr_running test will indeed
6944                          * be correct.
6945                          */
6946                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6947                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6948
6949                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6950                                         goto idle;
6951
6952                                 goto simple;
6953                         }
6954                 }
6955
6956                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6957                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6958         } while (cfs_rq);
6959
6960         p = task_of(se);
6961
6962         /*
6963          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6964          * is a different task than we started out with, try and touch the
6965          * least amount of cfs_rqs.
6966          */
6967         if (prev != p) {
6968                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6969
6970                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6971                         int se_depth = se->depth;
6972                         int pse_depth = pse->depth;
6973
6974                         if (se_depth <= pse_depth) {
6975                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6976                                 pse = parent_entity(pse);
6977                         }
6978                         if (se_depth >= pse_depth) {
6979                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6980                                 se = parent_entity(se);
6981                         }
6982                 }
6983
6984                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6985                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6986         }
6987
6988         goto done;
6989 simple:
6990 #endif
6991
6992         put_prev_task(rq, prev);
6993
6994         do {
6995                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6996                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6997                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6998         } while (cfs_rq);
6999
7000         p = task_of(se);
7001
7002 done: __maybe_unused;
7003 #ifdef CONFIG_SMP
7004         /*
7005          * Move the next running task to the front of
7006          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7007          * one.
7008          */
7009         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7010 #endif
7011
7012         if (hrtick_enabled(rq))
7013                 hrtick_start_fair(rq, p);
7014
7015         return p;
7016
7017 idle:
7018         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7019
7020         /*
7021          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7022          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7023          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7024          */
7025         if (new_tasks < 0)
7026                 return RETRY_TASK;
7027
7028         if (new_tasks > 0)
7029                 goto again;
7030
7031         return NULL;
7032 }
7033
7034 /*
7035  * Account for a descheduled task:
7036  */
7037 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7038 {
7039         struct sched_entity *se = &prev->se;
7040         struct cfs_rq *cfs_rq;
7041
7042         for_each_sched_entity(se) {
7043                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7044                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7045         }
7046 }
7047
7048 /*
7049  * sched_yield() is very simple
7050  *
7051  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7052  */
7053 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7054 {
7055         struct task_struct *curr = rq->curr;
7056         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7057         struct sched_entity *se = &curr->se;
7058
7059         /*
7060          * Are we the only task in the tree?
7061          */
7062         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7063                 return;
7064
7065         clear_buddies(cfs_rq, se);
7066
7067         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7068                 update_rq_clock(rq);
7069                 /*
7070                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7071                  */
7072                 update_curr(cfs_rq);
7073                 /*
7074                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7075                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7076                  * and double the fastpath cost.
7077                  */
7078                 rq_clock_skip_update(rq);
7079         }
7080
7081         set_skip_buddy(se);
7082 }
7083
7084 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7085 {
7086         struct sched_entity *se = &p->se;
7087
7088         /* throttled hierarchies are not runnable */
7089         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7090                 return false;
7091
7092         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7093         set_next_buddy(se);
7094
7095         yield_task_fair(rq);
7096
7097         return true;
7098 }
7099
7100 #ifdef CONFIG_SMP
7101 /**************************************************
7102  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7103  *
7104  * BASICS
7105  *
7106  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7107  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7108  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7109  *
7110  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7111  *
7112  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7113  * W_i,0 is defined as:
7114  *
7115  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7116  *
7117  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7118  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7119  *
7120  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7121  * weight:
7122  *
7123  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7124  *
7125  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7126  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7127  * can also include other factors [XXX].
7128  *
7129  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7130  * directly from (1):
7131  *
7132  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7133  *
7134  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7135  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7136  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7137  *
7138  * [XXX expand on:
7139  *     - infeasible weights;
7140  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7141  *
7142  *
7143  * SCHED DOMAINS
7144  *
7145  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7146  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7147  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7148  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7149  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7150  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7151  * the groups.
7152  *
7153  * This yields:
7154  *
7155  *     log_2 n     1     n
7156  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7157  *     i = 0      2^i   2^i
7158  *                               `- size of each group
7159  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7160  *         |         `- freq
7161  *         `- sum over all levels
7162  *
7163  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7164  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7165  *
7166  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7167  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7168  *
7169  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7170  *
7171  *             log_2 n
7172  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7173  *             k = 0
7174  *
7175  * And you'll find that:
7176  *
7177  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7178  *
7179  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7180  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7181  * of:
7182  *
7183  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7184  *
7185  *
7186  * WORK CONSERVING
7187  *
7188  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7189  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7190  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7191  *
7192  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7193  * time.
7194  *
7195  * [XXX more?]
7196  *
7197  *
7198  * CGROUPS
7199  *
7200  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7201  *
7202  *                                s_k,i
7203  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7204  *                                 S_k
7205  *
7206  * Where
7207  *
7208  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7209  *
7210  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7211  *
7212  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7213  * property.
7214  *
7215  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7216  *      rewrite all of this once again.]
7217  */
7218
7219 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7220
7221 enum fbq_type { regular, remote, all };
7222
7223 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7224 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7225 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7226 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7227 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7228 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7229
7230 struct lb_env {
7231         struct sched_domain     *sd;
7232
7233         struct rq               *src_rq;
7234         int                     src_cpu;
7235
7236         int                     dst_cpu;
7237         struct rq               *dst_rq;
7238
7239         struct cpumask          *dst_grpmask;
7240         int                     new_dst_cpu;
7241         enum cpu_idle_type      idle;
7242         long                    imbalance;
7243         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7244         struct cpumask          *cpus;
7245
7246         unsigned int            flags;
7247
7248         unsigned int            loop;
7249         unsigned int            loop_break;
7250         unsigned int            loop_max;
7251
7252         enum fbq_type           fbq_type;
7253         struct list_head        tasks;
7254 };
7255
7256 /*
7257  * Is this task likely cache-hot:
7258  */
7259 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7260 {
7261         s64 delta;
7262
7263         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7264
7265         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7266                 return 0;
7267
7268         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7269                 return 0;
7270
7271         /*
7272          * Buddy candidates are cache hot:
7273          */
7274         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7275                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7276                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7277                 return 1;
7278
7279         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7280                 return 1;
7281         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7282                 return 0;
7283
7284         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7285
7286         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7287 }
7288
7289 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7290 /*
7291  * Returns 1, if task migration degrades locality
7292  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7293  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7294  */
7295 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7296 {
7297         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7298         unsigned long src_faults, dst_faults;
7299         int src_nid, dst_nid;
7300
7301         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7302                 return -1;
7303
7304         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7305                 return -1;
7306
7307         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7308         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7309
7310         if (src_nid == dst_nid)
7311                 return -1;
7312
7313         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7314         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7315                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7316                         return 1;
7317                 else
7318                         return -1;
7319         }
7320
7321         /* Encourage migration to the preferred node. */
7322         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7323                 return 0;
7324
7325         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7326         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
7327                 return -1;
7328
7329         if (numa_group) {
7330                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7331                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7332         } else {
7333                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7334                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7335         }
7336
7337         return dst_faults < src_faults;
7338 }
7339
7340 #else
7341 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7342                                              struct lb_env *env)
7343 {
7344         return -1;
7345 }
7346 #endif
7347
7348 /*
7349  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7350  */
7351 static
7352 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7353 {
7354         int tsk_cache_hot;
7355
7356         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7357
7358         /*
7359          * We do not migrate tasks that are:
7360          * 1) throttled_lb_pair, or
7361          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7362          * 3) running (obviously), or
7363          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7364          */
7365         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7366                 return 0;
7367
7368         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7369                 int cpu;
7370
7371                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7372
7373                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7374
7375                 /*
7376                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7377                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7378                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7379                  *
7380                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7381                  * already computed one in current iteration.
7382                  */
7383                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7384                         return 0;
7385
7386                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7387                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7388                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7389                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7390                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7391                                 break;
7392                         }
7393                 }
7394
7395                 return 0;
7396         }
7397
7398         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7399         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7400
7401         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7402                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7403                 return 0;
7404         }
7405
7406         /*
7407          * Aggressive migration if:
7408          * 1) destination numa is preferred
7409          * 2) task is cache cold, or
7410          * 3) too many balance attempts have failed.
7411          */
7412         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7413         if (tsk_cache_hot == -1)
7414                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7415
7416         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7417             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7418                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7419                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7420                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7421                 }
7422                 return 1;
7423         }
7424
7425         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7426         return 0;
7427 }
7428
7429 /*
7430  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7431  */
7432 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7433 {
7434         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7435
7436         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7437         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7438         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7439 }
7440
7441 /*
7442  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7443  * part of active balancing operations within "domain".
7444  *
7445  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7446  */
7447 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7448 {
7449         struct task_struct *p;
7450
7451         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7452
7453         list_for_each_entry_reverse(p,
7454                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7455                 if (!can_migrate_task(p, env))
7456                         continue;
7457
7458                 detach_task(p, env);
7459
7460                 /*
7461                  * Right now, this is only the second place where
7462                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7463                  * so we can safely collect stats here rather than
7464                  * inside detach_tasks().
7465                  */
7466                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7467                 return p;
7468         }
7469         return NULL;
7470 }
7471
7472 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7473
7474 /*
7475  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7476  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7477  *
7478  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7479  */
7480 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7481 {
7482         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7483         struct task_struct *p;
7484         unsigned long load;
7485         int detached = 0;
7486
7487         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7488
7489         if (env->imbalance <= 0)
7490                 return 0;
7491
7492         while (!list_empty(tasks)) {
7493                 /*
7494                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7495                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7496                  */
7497                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7498                         break;
7499
7500                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7501
7502                 env->loop++;
7503                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7504                 if (env->loop > env->loop_max)
7505                         break;
7506
7507                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7508                 if (env->loop > env->loop_break) {
7509                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7510                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7511                         break;
7512                 }
7513
7514                 if (!can_migrate_task(p, env))
7515                         goto next;
7516
7517                 load = task_h_load(p);
7518
7519                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7520                         goto next;
7521
7522                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7523                         goto next;
7524
7525                 detach_task(p, env);
7526                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7527
7528                 detached++;
7529                 env->imbalance -= load;
7530
7531 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7532                 /*
7533                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7534                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7535                  * the critical section.
7536                  */
7537                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7538                         break;
7539 #endif
7540
7541                 /*
7542                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7543                  * weighted load.
7544                  */
7545                 if (env->imbalance <= 0)
7546                         break;
7547
7548                 continue;
7549 next:
7550                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7551         }
7552
7553         /*
7554          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7555          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7556          * than inside detach_one_task().
7557          */
7558         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7559
7560         return detached;
7561 }
7562
7563 /*
7564  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7565  */
7566 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7567 {
7568         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7569
7570         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7571         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7572         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7573         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7574 }
7575
7576 /*
7577  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7578  * its new rq.
7579  */
7580 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7581 {
7582         struct rq_flags rf;
7583
7584         rq_lock(rq, &rf);
7585         update_rq_clock(rq);
7586         attach_task(rq, p);
7587         rq_unlock(rq, &rf);
7588 }
7589
7590 /*
7591  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7592  * new rq.
7593  */
7594 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7595 {
7596         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7597         struct task_struct *p;
7598         struct rq_flags rf;
7599
7600         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7601         update_rq_clock(env->dst_rq);
7602
7603         while (!list_empty(tasks)) {
7604                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7605                 list_del_init(&p->se.group_node);
7606
7607                 attach_task(env->dst_rq, p);
7608         }
7609
7610         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7611 }
7612
7613 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7614 {
7615         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7616                 return true;
7617
7618         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7619                 return true;
7620
7621         return false;
7622 }
7623
7624 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7625
7626 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7627 {
7628         if (cfs_rq->load.weight)
7629                 return false;
7630
7631         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7632                 return false;
7633
7634         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7635                 return false;
7636
7637         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7638                 return false;
7639
7640         return true;
7641 }
7642
7643 static void update_blocked_averages(int cpu)
7644 {
7645         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7646         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7647         struct rq_flags rf;
7648         bool done = true;
7649
7650         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7651         update_rq_clock(rq);
7652
7653         /*
7654          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7655          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7656          */
7657         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7658                 struct sched_entity *se;
7659
7660                 /* throttled entities do not contribute to load */
7661                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7662                         continue;
7663
7664                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7665                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7666
7667                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7668                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7669                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7670                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7671
7672                 /*
7673                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7674                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7675                  */
7676                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7677                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7678
7679                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7680                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7681                         done = false;
7682         }
7683
7684 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7685         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7686         if (done)
7687                 rq->has_blocked_load = 0;
7688 #endif
7689         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7690 }
7691
7692 /*
7693  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7694  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7695  * group is a fraction of its parents load.
7696  */
7697 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7698 {
7699         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7700         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7701         unsigned long now = jiffies;
7702         unsigned long load;
7703
7704         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7705                 return;
7706
7707         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7708         for_each_sched_entity(se) {
7709                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7710                 cfs_rq->h_load_next = se;
7711                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7712                         break;
7713         }
7714
7715         if (!se) {
7716                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7717                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7718         }
7719
7720         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7721                 load = cfs_rq->h_load;
7722                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7723                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7724                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7725                 cfs_rq->h_load = load;
7726                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7727         }
7728 }
7729
7730 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7731 {
7732         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7733
7734         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7735         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7736                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7737 }
7738 #else
7739 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7740 {
7741         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7742         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7743         struct rq_flags rf;
7744
7745         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7746         update_rq_clock(rq);
7747         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7748 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7749         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7750         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7751                 rq->has_blocked_load = 0;
7752 #endif
7753         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7754 }
7755
7756 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7757 {
7758         return p->se.avg.load_avg;
7759 }
7760 #endif
7761
7762 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7763
7764 enum group_type {
7765         group_other = 0,
7766         group_imbalanced,
7767         group_overloaded,
7768 };
7769
7770 /*
7771  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7772  */
7773 struct sg_lb_stats {
7774         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7775         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7776         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7777         unsigned long load_per_task;
7778         unsigned long group_capacity;
7779         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7780         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7781         unsigned int idle_cpus;
7782         unsigned int group_weight;
7783         enum group_type group_type;
7784         int group_no_capacity;
7785 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7786         unsigned int nr_numa_running;
7787         unsigned int nr_preferred_running;
7788 #endif
7789 };
7790
7791 /*
7792  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7793  *               during load balancing.
7794  */
7795 struct sd_lb_stats {
7796         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7797         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7798         unsigned long total_running;
7799         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7800         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7801         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7802
7803         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7804         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7805 };
7806
7807 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7808 {
7809         /*
7810          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7811          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7812          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7813          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7814          */
7815         *sds = (struct sd_lb_stats){
7816                 .busiest = NULL,
7817                 .local = NULL,
7818                 .total_running = 0UL,
7819                 .total_load = 0UL,
7820                 .total_capacity = 0UL,
7821                 .busiest_stat = {
7822                         .avg_load = 0UL,
7823                         .sum_nr_running = 0,
7824                         .group_type = group_other,
7825                 },
7826         };
7827 }
7828
7829 /**
7830  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7831  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7832  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7833  *
7834  * Return: The load index.
7835  */
7836 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7837                                         enum cpu_idle_type idle)
7838 {
7839         int load_idx;
7840
7841         switch (idle) {
7842         case CPU_NOT_IDLE:
7843                 load_idx = sd->busy_idx;
7844                 break;
7845
7846         case CPU_NEWLY_IDLE:
7847                 load_idx = sd->newidle_idx;
7848                 break;
7849         default:
7850                 load_idx = sd->idle_idx;
7851                 break;
7852         }
7853
7854         return load_idx;
7855 }
7856
7857 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7858 {
7859         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7860         u64 total, used, age_stamp, avg;
7861         s64 delta;
7862
7863         /*
7864          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7865          * we read them once before doing sanity checks on them.
7866          */
7867         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7868         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7869         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7870
7871         if (unlikely(delta < 0))
7872                 delta = 0;
7873
7874         total = sched_avg_period() + delta;
7875
7876         used = div_u64(avg, total);
7877
7878         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7879                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7880
7881         return 1;
7882 }
7883
7884 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7885 {
7886         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7887         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7888
7889         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7890
7891         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7892         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7893
7894         if (!capacity)
7895                 capacity = 1;
7896
7897         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7898         sdg->sgc->capacity = capacity;
7899         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7900 }
7901
7902 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7903 {
7904         struct sched_domain *child = sd->child;
7905         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7906         unsigned long capacity, min_capacity;
7907         unsigned long interval;
7908
7909         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7910         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7911         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7912
7913         if (!child) {
7914                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7915                 return;
7916         }
7917
7918         capacity = 0;
7919         min_capacity = ULONG_MAX;
7920
7921         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7922                 /*
7923                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7924                  * span the current group.
7925                  */
7926
7927                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7928                         struct sched_group_capacity *sgc;
7929                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7930
7931                         /*
7932                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7933                          * gets here before we've attached the domains to the
7934                          * runqueues.
7935                          *
7936                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7937                          * in update_cpu_capacity().
7938                          *
7939                          * This avoids capacity from being 0 and
7940                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7941                          */
7942                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7943                                 capacity += capacity_of(cpu);
7944                         } else {
7945                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7946                                 capacity += sgc->capacity;
7947                         }
7948
7949                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7950                 }
7951         } else  {
7952                 /*
7953                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7954                  * span the current group.
7955                  */
7956
7957                 group = child->groups;
7958                 do {
7959                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7960
7961                         capacity += sgc->capacity;
7962                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7963                         group = group->next;
7964                 } while (group != child->groups);
7965         }
7966
7967         sdg->sgc->capacity = capacity;
7968         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7969 }
7970
7971 /*
7972  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7973  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7974  * Return true is the capacity is reduced
7975  */
7976 static inline int
7977 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7978 {
7979         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7980                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7981 }
7982
7983 /*
7984  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7985  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7986  *
7987  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7988  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7989  * Something like:
7990  *
7991  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7992  *              *     * * *
7993  *
7994  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7995  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7996  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7997  *
7998  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7999  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8000  * moving tasks due to affinity constraints.
8001  *
8002  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8003  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8004  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8005  * to create an effective group imbalance.
8006  *
8007  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8008  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8009  * subtle and fragile situation.
8010  */
8011
8012 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8013 {
8014         return group->sgc->imbalance;
8015 }
8016
8017 /*
8018  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8019  * be used by some tasks.
8020  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8021  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8022  * available capacity for CFS tasks.
8023  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8024  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8025  * capacity in meaningful for the load balancer.
8026  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8027  * any benefit for the load balance.
8028  */
8029 static inline bool
8030 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8031 {
8032         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8033                 return true;
8034
8035         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8036                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8037                 return true;
8038
8039         return false;
8040 }
8041
8042 /*
8043  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8044  *  handle.
8045  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8046  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8047  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8048  *  false.
8049  */
8050 static inline bool
8051 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8052 {
8053         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8054                 return false;
8055
8056         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8057                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8058                 return true;
8059
8060         return false;
8061 }
8062
8063 /*
8064  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8065  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8066  */
8067 static inline bool
8068 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8069 {
8070         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8071                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8072 }
8073
8074 static inline enum
8075 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8076                           struct sg_lb_stats *sgs)
8077 {
8078         if (sgs->group_no_capacity)
8079                 return group_overloaded;
8080
8081         if (sg_imbalanced(group))
8082                 return group_imbalanced;
8083
8084         return group_other;
8085 }
8086
8087 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8088 {
8089 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8090         unsigned int cpu = rq->cpu;
8091
8092         if (!rq->has_blocked_load)
8093                 return false;
8094
8095         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8096                 return false;
8097
8098         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8099                 return true;
8100
8101         update_blocked_averages(cpu);
8102
8103         return rq->has_blocked_load;
8104 #else
8105         return false;
8106 #endif
8107 }
8108
8109 /**
8110  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8111  * @env: The load balancing environment.
8112  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8113  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8114  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8115  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8116  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8117  */
8118 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8119                         struct sched_group *group, int load_idx,
8120                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8121                         bool *overload)
8122 {
8123         unsigned long load;
8124         int i, nr_running;
8125
8126         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8127
8128         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8129                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8130
8131                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8132                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8133
8134                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8135                 if (local_group)
8136                         load = target_load(i, load_idx);
8137                 else
8138                         load = source_load(i, load_idx);
8139
8140                 sgs->group_load += load;
8141                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8142                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8143
8144                 nr_running = rq->nr_running;
8145                 if (nr_running > 1)
8146                         *overload = true;
8147
8148 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8149                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8150                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8151 #endif
8152                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8153                 /*
8154                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8155                  */
8156                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8157                         sgs->idle_cpus++;
8158         }
8159
8160         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8161         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8162         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8163
8164         if (sgs->sum_nr_running)
8165                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8166
8167         sgs->group_weight = group->group_weight;
8168
8169         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8170         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8171 }
8172
8173 /**
8174  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8175  * @env: The load balancing environment.
8176  * @sds: sched_domain statistics
8177  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8178  * @sgs: sched_group statistics
8179  *
8180  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8181  * busiest group.
8182  *
8183  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8184  * busiest group. %false otherwise.
8185  */
8186 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8187                                    struct sd_lb_stats *sds,
8188                                    struct sched_group *sg,
8189                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8190 {
8191         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8192
8193         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8194                 return true;
8195
8196         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8197                 return false;
8198
8199         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8200                 return false;
8201
8202         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8203                 goto asym_packing;
8204
8205         /*
8206          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8207          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8208          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8209          * power/energy consequences are not considered.
8210          */
8211         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8212             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8213                 return false;
8214
8215 asym_packing:
8216         /* This is the busiest node in its class. */
8217         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8218                 return true;
8219
8220         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8221         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8222                 return true;
8223         /*
8224          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8225          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8226          * of lower priority than ourself as busy.
8227          */
8228         if (sgs->sum_nr_running &&
8229             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8230                 if (!sds->busiest)
8231                         return true;
8232
8233                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8234                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8235                                       sg->asym_prefer_cpu))
8236                         return true;
8237         }
8238
8239         return false;
8240 }
8241
8242 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8243 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8244 {
8245         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8246                 return regular;
8247         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8248                 return remote;
8249         return all;
8250 }
8251
8252 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8253 {
8254         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8255                 return regular;
8256         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8257                 return remote;
8258         return all;
8259 }
8260 #else
8261 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8262 {
8263         return all;
8264 }
8265
8266 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8267 {
8268         return regular;
8269 }
8270 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8271
8272 /**
8273  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8274  * @env: The load balancing environment.
8275  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8276  */
8277 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8278 {
8279         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8280         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8281         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8282         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8283         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8284         bool overload = false;
8285
8286         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8287                 prefer_sibling = 1;
8288
8289 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8290         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8291                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8292 #endif
8293
8294         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8295
8296         do {
8297                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8298                 int local_group;
8299
8300                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8301                 if (local_group) {
8302                         sds->local = sg;
8303                         sgs = local;
8304
8305                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8306                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8307                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8308                 }
8309
8310                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8311                                                 &overload);
8312
8313                 if (local_group)
8314                         goto next_group;
8315
8316                 /*
8317                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8318                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8319                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8320                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8321                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8322                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8323                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8324                  * the tasks on the system).
8325                  */
8326                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8327                     group_has_capacity(env, local) &&
8328                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8329                         sgs->group_no_capacity = 1;
8330                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8331                 }
8332
8333                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8334                         sds->busiest = sg;
8335                         sds->busiest_stat = *sgs;
8336                 }
8337
8338 next_group:
8339                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8340                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8341                 sds->total_load += sgs->group_load;
8342                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8343
8344                 sg = sg->next;
8345         } while (sg != env->sd->groups);
8346
8347 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8348         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8349             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8350
8351                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8352                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8353         }
8354 #endif
8355
8356         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8357                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8358
8359         if (!env->sd->parent) {
8360                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8361                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8362                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8363         }
8364 }
8365
8366 /**
8367  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8368  *                      sched domain.
8369  *
8370  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8371  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8372  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8373  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8374  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8375  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8376  *
8377  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8378  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8379  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8380  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8381  * number.
8382  *
8383  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8384  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8385  *
8386  * @env: The load balancing environment.
8387  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8388  */
8389 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8390 {
8391         int busiest_cpu;
8392
8393         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8394                 return 0;
8395
8396         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8397                 return 0;
8398
8399         if (!sds->busiest)
8400                 return 0;
8401
8402         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8403         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8404                 return 0;
8405
8406         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8407                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8408                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8409
8410         return 1;
8411 }
8412
8413 /**
8414  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8415  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8416  *                      load balancing.
8417  * @env: The load balancing environment.
8418  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8419  */
8420 static inline
8421 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8422 {
8423         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8424         unsigned int imbn = 2;
8425         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8426         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8427
8428         local = &sds->local_stat;
8429         busiest = &sds->busiest_stat;
8430
8431         if (!local->sum_nr_running)
8432                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8433         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8434                 imbn = 1;
8435
8436         scaled_busy_load_per_task =
8437                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8438                 busiest->group_capacity;
8439
8440         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8441             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8442                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8443                 return;
8444         }
8445
8446         /*
8447          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8448          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8449          * moving them.
8450          */
8451
8452         capa_now += busiest->group_capacity *
8453                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8454         capa_now += local->group_capacity *
8455                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8456         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8457
8458         /* Amount of load we'd subtract */
8459         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8460                 capa_move += busiest->group_capacity *
8461                             min(busiest->load_per_task,
8462                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8463         }
8464
8465         /* Amount of load we'd add */
8466         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8467             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8468                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8469                       local->group_capacity;
8470         } else {
8471                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8472                       local->group_capacity;
8473         }
8474         capa_move += local->group_capacity *
8475                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8476         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8477
8478         /* Move if we gain throughput */
8479         if (capa_move > capa_now)
8480                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8481 }
8482
8483 /**
8484  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8485  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8486  * @env: load balance environment
8487  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8488  */
8489 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8490 {
8491         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8492         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8493
8494         local = &sds->local_stat;
8495         busiest = &sds->busiest_stat;
8496
8497         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8498                 /*
8499                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8500                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8501                  */
8502                 busiest->load_per_task =
8503                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8504         }
8505
8506         /*
8507          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8508          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8509          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8510          * skipped when updating the busiest sg:
8511          */
8512         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8513             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8514                 env->imbalance = 0;
8515                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8516         }
8517
8518         /*
8519          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8520          */
8521         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8522             local->group_type   == group_overloaded) {
8523                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8524                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8525                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8526                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8527                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8528                 } else
8529                         load_above_capacity = ~0UL;
8530         }
8531
8532         /*
8533          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8534          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8535          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8536          * we also don't want to reduce the group load below the group
8537          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8538          */
8539         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8540
8541         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8542         env->imbalance = min(
8543                 max_pull * busiest->group_capacity,
8544                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8545         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8546
8547         /*
8548          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8549          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8550          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8551          * moved
8552          */
8553         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8554                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8555 }
8556
8557 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8558
8559 /**
8560  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8561  * if there is an imbalance.
8562  *
8563  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8564  * to restore balance.
8565  *
8566  * @env: The load balancing environment.
8567  *
8568  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8569  */
8570 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8571 {
8572         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8573         struct sd_lb_stats sds;
8574
8575         init_sd_lb_stats(&sds);
8576
8577         /*
8578          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8579          * this level.
8580          */
8581         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8582         local = &sds.local_stat;
8583         busiest = &sds.busiest_stat;
8584
8585         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8586         if (check_asym_packing(env, &sds))
8587                 return sds.busiest;
8588
8589         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8590         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8591                 goto out_balanced;
8592
8593         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8594         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8595                                                 / sds.total_capacity;
8596
8597         /*
8598          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8599          * work because they assume all things are equal, which typically
8600          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8601          */
8602         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8603                 goto force_balance;
8604
8605         /*
8606          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8607          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8608          */
8609         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8610             busiest->group_no_capacity)
8611                 goto force_balance;
8612
8613         /*
8614          * If the local group is busier than the selected busiest group
8615          * don't try and pull any tasks.
8616          */
8617         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8618                 goto out_balanced;
8619
8620         /*
8621          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8622          * average load.
8623          */
8624         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8625                 goto out_balanced;
8626
8627         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8628                 /*
8629                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8630                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8631                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8632                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8633                  * might end up to just move the imbalance on another group
8634                  */
8635                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8636                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8637                         goto out_balanced;
8638         } else {
8639                 /*
8640                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8641                  * imbalance_pct to be conservative.
8642                  */
8643                 if (100 * busiest->avg_load <=
8644                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8645                         goto out_balanced;
8646         }
8647
8648 force_balance:
8649         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8650         calculate_imbalance(env, &sds);
8651         return sds.busiest;
8652
8653 out_balanced:
8654         env->imbalance = 0;
8655         return NULL;
8656 }
8657
8658 /*
8659  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8660  */
8661 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8662                                      struct sched_group *group)
8663 {
8664         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8665         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8666         int i;
8667
8668         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8669                 unsigned long capacity, wl;
8670                 enum fbq_type rt;
8671
8672                 rq = cpu_rq(i);
8673                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8674
8675                 /*
8676                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8677                  *  - regular: there are !numa tasks
8678                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8679                  *  - all:     there is no distinction
8680                  *
8681                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8682                  * ignore those when there's better options.
8683                  *
8684                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8685                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8686                  * queue by moving tasks around inside the node.
8687                  *
8688                  * If we cannot move enough load due to this classification
8689                  * the next pass will adjust the group classification and
8690                  * allow migration of more tasks.
8691                  *
8692                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8693                  */
8694                 if (rt > env->fbq_type)
8695                         continue;
8696
8697                 capacity = capacity_of(i);
8698
8699                 wl = weighted_cpuload(rq);
8700
8701                 /*
8702                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8703                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8704                  */
8705
8706                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8707                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8708                         continue;
8709
8710                 /*
8711                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8712                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8713                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8714                  * potentially running at a lower capacity.
8715                  *
8716                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8717                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8718                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8719                  * our previous maximum.
8720                  */
8721                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8722                         busiest_load = wl;
8723                         busiest_capacity = capacity;
8724                         busiest = rq;
8725                 }
8726         }
8727
8728         return busiest;
8729 }
8730
8731 /*
8732  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8733  * so long as it is large enough.
8734  */
8735 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8736
8737 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8738 {
8739         struct sched_domain *sd = env->sd;
8740
8741         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8742
8743                 /*
8744                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8745                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8746                  * highest priority CPUs.
8747                  */
8748                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8749                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8750                         return 1;
8751         }
8752
8753         /*
8754          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8755          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8756          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8757          * available on dst_cpu.
8758          */
8759         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8760             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8761                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8762                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8763                         return 1;
8764         }
8765
8766         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8767 }
8768
8769 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8770
8771 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8772 {
8773         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8774         int cpu, balance_cpu = -1;
8775
8776         /*
8777          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8778          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8779          */
8780         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8781                 return 0;
8782
8783         /*
8784          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8785          * to do the newly idle load balance.
8786          */
8787         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8788                 return 1;
8789
8790         /* Try to find first idle CPU */
8791         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8792                 if (!idle_cpu(cpu))
8793                         continue;
8794
8795                 balance_cpu = cpu;
8796                 break;
8797         }
8798
8799         if (balance_cpu == -1)
8800                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8801
8802         /*
8803          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8804          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8805          */
8806         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8807 }
8808
8809 /*
8810  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8811  * tasks if there is an imbalance.
8812  */
8813 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8814                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8815                         int *continue_balancing)
8816 {
8817         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8818         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8819         struct sched_group *group;
8820         struct rq *busiest;
8821         struct rq_flags rf;
8822         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8823
8824         struct lb_env env = {
8825                 .sd             = sd,
8826                 .dst_cpu        = this_cpu,
8827                 .dst_rq         = this_rq,
8828                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8829                 .idle           = idle,
8830                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8831                 .cpus           = cpus,
8832                 .fbq_type       = all,
8833                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8834         };
8835
8836         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8837
8838         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8839
8840 redo:
8841         if (!should_we_balance(&env)) {
8842                 *continue_balancing = 0;
8843                 goto out_balanced;
8844         }
8845
8846         group = find_busiest_group(&env);
8847         if (!group) {
8848                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8849                 goto out_balanced;
8850         }
8851
8852         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8853         if (!busiest) {
8854                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8855                 goto out_balanced;
8856         }
8857
8858         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8859
8860         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8861
8862         env.src_cpu = busiest->cpu;
8863         env.src_rq = busiest;
8864
8865         ld_moved = 0;
8866         if (busiest->nr_running > 1) {
8867                 /*
8868                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8869                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8870                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8871                  * correctly treated as an imbalance.
8872                  */
8873                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8874                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8875
8876 more_balance:
8877                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8878                 update_rq_clock(busiest);
8879
8880                 /*
8881                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8882                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8883                  */
8884                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8885
8886                 /*
8887                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8888                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8889                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8890                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8891                  * See task_rq_lock() family for the details.
8892                  */
8893
8894                 rq_unlock(busiest, &rf);
8895
8896                 if (cur_ld_moved) {
8897                         attach_tasks(&env);
8898                         ld_moved += cur_ld_moved;
8899                 }
8900
8901                 local_irq_restore(rf.flags);
8902
8903                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8904                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8905                         goto more_balance;
8906                 }
8907
8908                 /*
8909                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8910                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8911                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8912                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8913                  * sched_group.
8914                  *
8915                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8916                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8917                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8918                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8919                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8920                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8921                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8922                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8923                  * This however should not happen so much in practice and
8924                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8925                  * excess load moved.
8926                  */
8927                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8928
8929                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8930                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8931
8932                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8933                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8934                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8935                         env.loop         = 0;
8936                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8937
8938                         /*
8939                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8940                          * need to continue with same src_cpu.
8941                          */
8942                         goto more_balance;
8943                 }
8944
8945                 /*
8946                  * We failed to reach balance because of affinity.
8947                  */
8948                 if (sd_parent) {
8949                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8950
8951                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8952                                 *group_imbalance = 1;
8953                 }
8954
8955                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8956                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8957                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8958                         /*
8959                          * Attempting to continue load balancing at the current
8960                          * sched_domain level only makes sense if there are
8961                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8962                          * pull load from which are not contained within the
8963                          * destination group that is receiving any migrated
8964                          * load.
8965                          */
8966                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8967                                 env.loop = 0;
8968                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8969                                 goto redo;
8970                         }
8971                         goto out_all_pinned;
8972                 }
8973         }
8974
8975         if (!ld_moved) {
8976                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8977                 /*
8978                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8979                  * We do not want newidle balance, which can be very
8980                  * frequent, pollute the failure counter causing
8981                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8982                  */
8983                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8984                         sd->nr_balance_failed++;
8985
8986                 if (need_active_balance(&env)) {
8987                         unsigned long flags;
8988
8989                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8990
8991                         /*
8992                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8993                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8994                          * moved to this_cpu:
8995                          */
8996                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8997                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8998                                                             flags);
8999                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9000                                 goto out_one_pinned;
9001                         }
9002
9003                         /*
9004                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9005                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9006                          * only after active load balance is finished.
9007                          */
9008                         if (!busiest->active_balance) {
9009                                 busiest->active_balance = 1;
9010                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9011                                 active_balance = 1;
9012                         }
9013                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9014
9015                         if (active_balance) {
9016                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9017                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9018                                         &busiest->active_balance_work);
9019                         }
9020
9021                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9022                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9023                 }
9024         } else
9025                 sd->nr_balance_failed = 0;
9026
9027         if (likely(!active_balance)) {
9028                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9029                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9030         } else {
9031                 /*
9032                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9033                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9034                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9035                  * detach_tasks).
9036                  */
9037                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9038                         sd->balance_interval *= 2;
9039         }
9040
9041         goto out;
9042
9043 out_balanced:
9044         /*
9045          * We reach balance although we may have faced some affinity
9046          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9047          */
9048         if (sd_parent) {
9049                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9050
9051                 if (*group_imbalance)
9052                         *group_imbalance = 0;
9053         }
9054
9055 out_all_pinned:
9056         /*
9057          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9058          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9059          * can try to migrate them.
9060          */
9061         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9062
9063         sd->nr_balance_failed = 0;
9064
9065 out_one_pinned:
9066         /* tune up the balancing interval */
9067         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9068                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9069                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9070                 sd->balance_interval *= 2;
9071
9072         ld_moved = 0;
9073 out:
9074         return ld_moved;
9075 }
9076
9077 static inline unsigned long
9078 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9079 {
9080         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9081
9082         if (cpu_busy)
9083                 interval *= sd->busy_factor;
9084
9085         /* scale ms to jiffies */
9086         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9087         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9088
9089         return interval;
9090 }
9091
9092 static inline void
9093 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9094 {
9095         unsigned long interval, next;
9096
9097         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9098         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9099         next = sd->last_balance + interval;
9100
9101         if (time_after(*next_balance, next))
9102                 *next_balance = next;
9103 }
9104
9105 /*
9106  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9107  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9108  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9109  * avoids physical / logical imbalances.
9110  */
9111 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9112 {
9113         struct rq *busiest_rq = data;
9114         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9115         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9116         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9117         struct sched_domain *sd;
9118         struct task_struct *p = NULL;
9119         struct rq_flags rf;
9120
9121         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9122         /*
9123          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9124          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9125          * inactive CPUs.
9126          */
9127         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9128                 goto out_unlock;
9129
9130         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9131         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9132                      !busiest_rq->active_balance))
9133                 goto out_unlock;
9134
9135         /* Is there any task to move? */
9136         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9137                 goto out_unlock;
9138
9139         /*
9140          * This condition is "impossible", if it occurs
9141          * we need to fix it. Originally reported by
9142          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9143          */
9144         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9145
9146         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9147         rcu_read_lock();
9148         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9149                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9150                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9151                                 break;
9152         }
9153
9154         if (likely(sd)) {
9155                 struct lb_env env = {
9156                         .sd             = sd,
9157                         .dst_cpu        = target_cpu,
9158                         .dst_rq         = target_rq,
9159                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9160                         .src_rq         = busiest_rq,
9161                         .idle           = CPU_IDLE,
9162                         /*
9163                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9164                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9165                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9166                          * about DST_PINNED.
9167                          */
9168                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9169                 };
9170
9171                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9172                 update_rq_clock(busiest_rq);
9173
9174                 p = detach_one_task(&env);
9175                 if (p) {
9176                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9177                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9178                         sd->nr_balance_failed = 0;
9179                 } else {
9180                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9181                 }
9182         }
9183         rcu_read_unlock();
9184 out_unlock:
9185         busiest_rq->active_balance = 0;
9186         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9187
9188         if (p)
9189                 attach_one_task(target_rq, p);
9190
9191         local_irq_enable();
9192
9193         return 0;
9194 }
9195
9196 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9197
9198 /*
9199  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9200  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9201  */
9202 void update_max_interval(void)
9203 {
9204         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9205 }
9206
9207 /*
9208  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9209  * and initiates a balancing operation if so.
9210  *
9211  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9212  */
9213 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9214 {
9215         int continue_balancing = 1;
9216         int cpu = rq->cpu;
9217         unsigned long interval;
9218         struct sched_domain *sd;
9219         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9220         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9221         int update_next_balance = 0;
9222         int need_serialize, need_decay = 0;
9223         u64 max_cost = 0;
9224
9225         rcu_read_lock();
9226         for_each_domain(cpu, sd) {
9227                 /*
9228                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9229                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9230                  */
9231                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9232                         sd->max_newidle_lb_cost =
9233                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9234                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9235                         need_decay = 1;
9236                 }
9237                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9238
9239                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9240                         continue;
9241
9242                 /*
9243                  * Stop the load balance at this level. There is another
9244                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9245                  * actively.
9246                  */
9247                 if (!continue_balancing) {
9248                         if (need_decay)
9249                                 continue;
9250                         break;
9251                 }
9252
9253                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9254
9255                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9256                 if (need_serialize) {
9257                         if (!spin_trylock(&balancing))
9258                                 goto out;
9259                 }
9260
9261                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9262                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9263                                 /*
9264                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9265                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9266                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9267                                  */
9268                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9269                         }
9270                         sd->last_balance = jiffies;
9271                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9272                 }
9273                 if (need_serialize)
9274                         spin_unlock(&balancing);
9275 out:
9276                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9277                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9278                         update_next_balance = 1;
9279                 }
9280         }
9281         if (need_decay) {
9282                 /*
9283                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9284                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9285                  */
9286                 rq->max_idle_balance_cost =
9287                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9288         }
9289         rcu_read_unlock();
9290
9291         /*
9292          * next_balance will be updated only when there is a need.
9293          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9294          * updated.
9295          */
9296         if (likely(update_next_balance)) {
9297                 rq->next_balance = next_balance;
9298
9299 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9300                 /*
9301                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9302                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9303                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9304                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9305                  * balance for itself and we need to update the
9306                  * nohz.next_balance accordingly.
9307                  */
9308                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9309                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9310 #endif
9311         }
9312 }
9313
9314 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9315 {
9316         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9317 }
9318
9319 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9320 /*
9321  * idle load balancing details
9322  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9323  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9324  *   load balancing for all the idle CPUs.
9325  */
9326
9327 static inline int find_new_ilb(void)
9328 {
9329         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9330
9331         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9332                 return ilb;
9333
9334         return nr_cpu_ids;
9335 }
9336
9337 /*
9338  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9339  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9340  * CPU (if there is one).
9341  */
9342 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9343 {
9344         int ilb_cpu;
9345
9346         nohz.next_balance++;
9347
9348         ilb_cpu = find_new_ilb();
9349
9350         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9351                 return;
9352
9353         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9354         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9355                 return;
9356
9357         /*
9358          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9359          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9360          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9361          * will be run before returning from the IPI.
9362          */
9363         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9364 }
9365
9366 /*
9367  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9368  * of an idle cpu in the system.
9369  *   - This rq has more than one task.
9370  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9371  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9372  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9373  *     multiple busy cpu.
9374  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9375  *     domain span are idle.
9376  */
9377 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9378 {
9379         unsigned long now = jiffies;
9380         struct sched_domain_shared *sds;
9381         struct sched_domain *sd;
9382         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9383         unsigned int flags = 0;
9384
9385         if (unlikely(rq->idle_balance))
9386                 return;
9387
9388         /*
9389          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9390          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9391          */
9392         nohz_balance_exit_idle(rq);
9393
9394         /*
9395          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9396          * balancing.
9397          */
9398         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9399                 return;
9400
9401         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9402             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9403                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9404
9405         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9406                 goto out;
9407
9408         if (rq->nr_running >= 2) {
9409                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9410                 goto out;
9411         }
9412
9413         rcu_read_lock();
9414         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9415         if (sds) {
9416                 /*
9417                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9418                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9419                  */
9420                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9421                 if (nr_busy > 1) {
9422                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9423                         goto unlock;
9424                 }
9425
9426         }
9427
9428         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9429         if (sd) {
9430                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9431                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9432                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9433                         goto unlock;
9434                 }
9435         }
9436
9437         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9438         if (sd) {
9439                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9440                         if (i == cpu ||
9441                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9442                                 continue;
9443
9444                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9445                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9446                                 goto unlock;
9447                         }
9448                 }
9449         }
9450 unlock:
9451         rcu_read_unlock();
9452 out:
9453         if (flags)
9454                 kick_ilb(flags);
9455 }
9456
9457 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9458 {
9459         struct sched_domain *sd;
9460
9461         rcu_read_lock();
9462         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9463
9464         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9465                 goto unlock;
9466         sd->nohz_idle = 0;
9467
9468         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9469 unlock:
9470         rcu_read_unlock();
9471 }
9472
9473 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9474 {
9475         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9476
9477         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9478                 return;
9479
9480         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9481         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9482         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9483
9484         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9485 }
9486
9487 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9488 {
9489         struct sched_domain *sd;
9490
9491         rcu_read_lock();
9492         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9493
9494         if (!sd || sd->nohz_idle)
9495                 goto unlock;
9496         sd->nohz_idle = 1;
9497
9498         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9499 unlock:
9500         rcu_read_unlock();
9501 }
9502
9503 /*
9504  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9505  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9506  */
9507 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9508 {
9509         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9510
9511         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9512
9513         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9514         if (!cpu_active(cpu))
9515                 return;
9516
9517         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9518         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9519                 return;
9520
9521         /*
9522          * Can be set safely without rq->lock held
9523          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9524          * rq->lock is held during the check and the clear
9525          */
9526         rq->has_blocked_load = 1;
9527
9528         /*
9529          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9530          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9531          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9532          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9533          */
9534         if (rq->nohz_tick_stopped)
9535                 goto out;
9536
9537         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9538         if (on_null_domain(rq))
9539                 return;
9540
9541         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9542
9543         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9544         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9545
9546         /*
9547          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9548          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9549          * store.
9550          */
9551         smp_mb__after_atomic();
9552
9553         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9554
9555 out:
9556         /*
9557          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9558          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9559          */
9560         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9561 }
9562
9563 /*
9564  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9565  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9566  * tasks movement depending of flags.
9567  * The function returns false if the loop has stopped before running
9568  * through all idle CPUs.
9569  */
9570 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9571                                enum cpu_idle_type idle)
9572 {
9573         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9574         unsigned long now = jiffies;
9575         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9576         bool has_blocked_load = false;
9577         int update_next_balance = 0;
9578         int this_cpu = this_rq->cpu;
9579         int balance_cpu;
9580         int ret = false;
9581         struct rq *rq;
9582
9583         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9584
9585         /*
9586          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9587          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9588          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9589          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9590          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9591          * check the load of an idle cpu.
9592          */
9593         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9594
9595         /*
9596          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9597          * store from nohz_balance_enter_idle().
9598          */
9599         smp_mb();
9600
9601         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9602                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9603                         continue;
9604
9605                 /*
9606                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9607                  * work being done for other CPUs. Next load
9608                  * balancing owner will pick it up.
9609                  */
9610                 if (need_resched()) {
9611                         has_blocked_load = true;
9612                         goto abort;
9613                 }
9614
9615                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9616
9617                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9618
9619                 /*
9620                  * If time for next balance is due,
9621                  * do the balance.
9622                  */
9623                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9624                         struct rq_flags rf;
9625
9626                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9627                         update_rq_clock(rq);
9628                         cpu_load_update_idle(rq);
9629                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9630
9631                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9632                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9633                 }
9634
9635                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9636                         next_balance = rq->next_balance;
9637                         update_next_balance = 1;
9638                 }
9639         }
9640
9641         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9642         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9643                 update_blocked_averages(this_cpu);
9644                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9645         }
9646
9647         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9648                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9649
9650         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9651                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9652
9653         /* The full idle balance loop has been done */
9654         ret = true;
9655
9656 abort:
9657         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9658         if (has_blocked_load)
9659                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9660
9661         /*
9662          * next_balance will be updated only when there is a need.
9663          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9664          * updated.
9665          */
9666         if (likely(update_next_balance))
9667                 nohz.next_balance = next_balance;
9668
9669         return ret;
9670 }
9671
9672 /*
9673  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9674  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9675  */
9676 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9677 {
9678         int this_cpu = this_rq->cpu;
9679         unsigned int flags;
9680
9681         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9682                 return false;
9683
9684         if (idle != CPU_IDLE) {
9685                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9686                 return false;
9687         }
9688
9689         /*
9690          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9691          */
9692         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9693         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9694                 return false;
9695
9696         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9697
9698         return true;
9699 }
9700
9701 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9702 {
9703         int this_cpu = this_rq->cpu;
9704
9705         /*
9706          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9707          * housekeeping
9708          */
9709         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9710                 return;
9711
9712         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9713         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9714                 return;
9715
9716         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9717         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9718             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9719                 return;
9720
9721         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9722         /*
9723          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9724          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9725          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9726          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9727          */
9728         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9729                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9730         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9731 }
9732
9733 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9734 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9735
9736 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9737 {
9738         return false;
9739 }
9740
9741 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9742 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9743
9744 /*
9745  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9746  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9747  */
9748 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9749 {
9750         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9751         int this_cpu = this_rq->cpu;
9752         struct sched_domain *sd;
9753         int pulled_task = 0;
9754         u64 curr_cost = 0;
9755
9756         /*
9757          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9758          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9759          */
9760         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9761
9762         /*
9763          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9764          */
9765         if (!cpu_active(this_cpu))
9766                 return 0;
9767
9768         /*
9769          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9770          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9771          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9772          * re-start the picking loop.
9773          */
9774         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9775
9776         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9777             !this_rq->rd->overload) {
9778
9779                 rcu_read_lock();
9780                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9781                 if (sd)
9782                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9783                 rcu_read_unlock();
9784
9785                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9786
9787                 goto out;
9788         }
9789
9790         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9791
9792         update_blocked_averages(this_cpu);
9793         rcu_read_lock();
9794         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9795                 int continue_balancing = 1;
9796                 u64 t0, domain_cost;
9797
9798                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9799                         continue;
9800
9801                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9802                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9803                         break;
9804                 }
9805
9806                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9807                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9808
9809                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9810                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9811                                                    &continue_balancing);
9812
9813                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9814                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9815                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9816
9817                         curr_cost += domain_cost;
9818                 }
9819
9820                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9821
9822                 /*
9823                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9824                  * now runnable tasks on this rq.
9825                  */
9826                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9827                         break;
9828         }
9829         rcu_read_unlock();
9830
9831         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9832
9833         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9834                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9835
9836 out:
9837         /*
9838          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9839          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9840          * pretend we pulled a task.
9841          */
9842         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9843                 pulled_task = 1;
9844
9845         /* Move the next balance forward */
9846         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9847                 this_rq->next_balance = next_balance;
9848
9849         /* Is there a task of a high priority class? */
9850         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9851                 pulled_task = -1;
9852
9853         if (pulled_task)
9854                 this_rq->idle_stamp = 0;
9855
9856         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9857
9858         return pulled_task;
9859 }
9860
9861 /*
9862  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9863  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9864  */
9865 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9866 {
9867         struct rq *this_rq = this_rq();
9868         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9869                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9870
9871         /*
9872          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9873          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9874          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9875          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9876          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9877          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9878          */
9879         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9880                 return;
9881
9882         /* normal load balance */
9883         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9884         rebalance_domains(this_rq, idle);
9885 }
9886
9887 /*
9888  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9889  */
9890 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9891 {
9892         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9893         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9894                 return;
9895
9896         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9897                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9898
9899         nohz_balancer_kick(rq);
9900 }
9901
9902 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9903 {
9904         update_sysctl();
9905
9906         update_runtime_enabled(rq);
9907 }
9908
9909 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9910 {
9911         update_sysctl();
9912
9913         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9914         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9915 }
9916
9917 #endif /* CONFIG_SMP */
9918
9919 /*
9920  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9921  *
9922  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9923  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9924  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9925  * parameters.
9926  */
9927 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9928 {
9929         struct cfs_rq *cfs_rq;
9930         struct sched_entity *se = &curr->se;
9931
9932         for_each_sched_entity(se) {
9933                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9934                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9935         }
9936
9937         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9938                 task_tick_numa(rq, curr);
9939 }
9940
9941 /*
9942  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9943  *  - child not yet on the tasklist
9944  *  - preemption disabled
9945  */
9946 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9947 {
9948         struct cfs_rq *cfs_rq;
9949         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9950         struct rq *rq = this_rq();
9951         struct rq_flags rf;
9952
9953         rq_lock(rq, &rf);
9954         update_rq_clock(rq);
9955
9956         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9957         curr = cfs_rq->curr;
9958         if (curr) {
9959                 update_curr(cfs_rq);
9960                 se->vruntime = curr->vruntime;
9961         }
9962         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9963
9964         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9965                 /*
9966                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9967                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9968                  */
9969                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9970                 resched_curr(rq);
9971         }
9972
9973         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9974         rq_unlock(rq, &rf);
9975 }
9976
9977 /*
9978  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9979  * the current task.
9980  */
9981 static void
9982 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9983 {
9984         if (!task_on_rq_queued(p))
9985                 return;
9986
9987         /*
9988          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9989          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9990          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9991          */
9992         if (rq->curr == p) {
9993                 if (p->prio > oldprio)
9994                         resched_curr(rq);
9995         } else
9996                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9997 }
9998
9999 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10000 {
10001         struct sched_entity *se = &p->se;
10002
10003         /*
10004          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10005          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10006          * vruntime.
10007          */
10008         if (p->on_rq)
10009                 return true;
10010
10011         /*
10012          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10013          * But there are some cases where it has already been normalized:
10014          *
10015          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10016          *   wake_up_new_task().
10017          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10018          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10019          */
10020         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
10021                 return true;
10022
10023         return false;
10024 }
10025
10026 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10027 /*
10028  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10029  * visible to the root
10030  */
10031 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10032 {
10033         struct cfs_rq *cfs_rq;
10034
10035         /* Start to propagate at parent */
10036         se = se->parent;
10037
10038         for_each_sched_entity(se) {
10039                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10040
10041                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10042                         break;
10043
10044                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10045         }
10046 }
10047 #else
10048 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10049 #endif
10050
10051 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10052 {
10053         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10054
10055         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10056         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10057         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10058         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10059         propagate_entity_cfs_rq(se);
10060 }
10061
10062 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10063 {
10064         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10065
10066 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10067         /*
10068          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10069          * class maintain depth value), reset depth properly.
10070          */
10071         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10072 #endif
10073
10074         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10075         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10076         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10077         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10078         propagate_entity_cfs_rq(se);
10079 }
10080
10081 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10082 {
10083         struct sched_entity *se = &p->se;
10084         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10085
10086         if (!vruntime_normalized(p)) {
10087                 /*
10088                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10089                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10090                  */
10091                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10092                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10093         }
10094
10095         detach_entity_cfs_rq(se);
10096 }
10097
10098 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10099 {
10100         struct sched_entity *se = &p->se;
10101         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10102
10103         attach_entity_cfs_rq(se);
10104
10105         if (!vruntime_normalized(p))
10106                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10107 }
10108
10109 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10110 {
10111         detach_task_cfs_rq(p);
10112 }
10113
10114 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10115 {
10116         attach_task_cfs_rq(p);
10117
10118         if (task_on_rq_queued(p)) {
10119                 /*
10120                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10121                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10122                  * if we can still preempt the current task.
10123                  */
10124                 if (rq->curr == p)
10125                         resched_curr(rq);
10126                 else
10127                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10128         }
10129 }
10130
10131 /* Account for a task changing its policy or group.
10132  *
10133  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10134  * migrates between groups/classes.
10135  */
10136 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10137 {
10138         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10139
10140         for_each_sched_entity(se) {
10141                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10142
10143                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10144                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10145                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10146         }
10147 }
10148
10149 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10150 {
10151         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10152         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10153 #ifndef CONFIG_64BIT
10154         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10155 #endif
10156 #ifdef CONFIG_SMP
10157         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10158 #endif
10159 }
10160
10161 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10162 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10163 {
10164         struct sched_entity *se = &p->se;
10165
10166         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10167         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10168 }
10169
10170 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10171 {
10172         detach_task_cfs_rq(p);
10173         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10174
10175 #ifdef CONFIG_SMP
10176         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10177         p->se.avg.last_update_time = 0;
10178 #endif
10179         attach_task_cfs_rq(p);
10180 }
10181
10182 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10183 {
10184         switch (type) {
10185         case TASK_SET_GROUP:
10186                 task_set_group_fair(p);
10187                 break;
10188
10189         case TASK_MOVE_GROUP:
10190                 task_move_group_fair(p);
10191                 break;
10192         }
10193 }
10194
10195 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10196 {
10197         int i;
10198
10199         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10200
10201         for_each_possible_cpu(i) {
10202                 if (tg->cfs_rq)
10203                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10204                 if (tg->se)
10205                         kfree(tg->se[i]);
10206         }
10207
10208         kfree(tg->cfs_rq);
10209         kfree(tg->se);
10210 }
10211
10212 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10213 {
10214         struct sched_entity *se;
10215         struct cfs_rq *cfs_rq;
10216         int i;
10217
10218         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10219         if (!tg->cfs_rq)
10220                 goto err;
10221         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10222         if (!tg->se)
10223                 goto err;
10224
10225         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10226
10227         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10228
10229         for_each_possible_cpu(i) {
10230                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10231                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10232                 if (!cfs_rq)
10233                         goto err;
10234
10235                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10236                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10237                 if (!se)
10238                         goto err_free_rq;
10239
10240                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10241                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10242                 init_entity_runnable_average(se);
10243         }
10244
10245         return 1;
10246
10247 err_free_rq:
10248         kfree(cfs_rq);
10249 err:
10250         return 0;
10251 }
10252
10253 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10254 {
10255         struct sched_entity *se;
10256         struct rq *rq;
10257         int i;
10258
10259         for_each_possible_cpu(i) {
10260                 rq = cpu_rq(i);
10261                 se = tg->se[i];
10262
10263                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10264                 update_rq_clock(rq);
10265                 attach_entity_cfs_rq(se);
10266                 sync_throttle(tg, i);
10267                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10268         }
10269 }
10270
10271 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10272 {
10273         unsigned long flags;
10274         struct rq *rq;
10275         int cpu;
10276
10277         for_each_possible_cpu(cpu) {
10278                 if (tg->se[cpu])
10279                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10280
10281                 /*
10282                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10283                  * check on_list without danger of it being re-added.
10284                  */
10285                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10286                         continue;
10287
10288                 rq = cpu_rq(cpu);
10289
10290                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10291                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10292                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10293         }
10294 }
10295
10296 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10297                         struct sched_entity *se, int cpu,
10298                         struct sched_entity *parent)
10299 {
10300         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10301
10302         cfs_rq->tg = tg;
10303         cfs_rq->rq = rq;
10304         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10305
10306         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10307         tg->se[cpu] = se;
10308
10309         /* se could be NULL for root_task_group */
10310         if (!se)
10311                 return;
10312
10313         if (!parent) {
10314                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10315                 se->depth = 0;
10316         } else {
10317                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10318                 se->depth = parent->depth + 1;
10319         }
10320
10321         se->my_q = cfs_rq;
10322         /* guarantee group entities always have weight */
10323         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10324         se->parent = parent;
10325 }
10326
10327 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10328
10329 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10330 {
10331         int i;
10332
10333         /*
10334          * We can't change the weight of the root cgroup.
10335          */
10336         if (!tg->se[0])
10337                 return -EINVAL;
10338
10339         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10340
10341         mutex_lock(&shares_mutex);
10342         if (tg->shares == shares)
10343                 goto done;
10344
10345         tg->shares = shares;
10346         for_each_possible_cpu(i) {
10347                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10348                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10349                 struct rq_flags rf;
10350
10351                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10352                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10353                 update_rq_clock(rq);
10354                 for_each_sched_entity(se) {
10355                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10356                         update_cfs_group(se);
10357                 }
10358                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10359         }
10360
10361 done:
10362         mutex_unlock(&shares_mutex);
10363         return 0;
10364 }
10365 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10366
10367 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10368
10369 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10370 {
10371         return 1;
10372 }
10373
10374 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10375
10376 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10377
10378 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10379
10380
10381 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10382 {
10383         struct sched_entity *se = &task->se;
10384         unsigned int rr_interval = 0;
10385
10386         /*
10387          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10388          * idle runqueue:
10389          */
10390         if (rq->cfs.load.weight)
10391                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10392
10393         return rr_interval;
10394 }
10395
10396 /*
10397  * All the scheduling class methods:
10398  */
10399 const struct sched_class fair_sched_class = {
10400         .next                   = &idle_sched_class,
10401         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10402         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10403         .yield_task             = yield_task_fair,
10404         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10405
10406         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10407
10408         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10409         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10410
10411 #ifdef CONFIG_SMP
10412         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10413         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10414
10415         .rq_online              = rq_online_fair,
10416         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10417
10418         .task_dead              = task_dead_fair,
10419         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10420 #endif
10421
10422         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10423         .task_tick              = task_tick_fair,
10424         .task_fork              = task_fork_fair,
10425
10426         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10427         .switched_from          = switched_from_fair,
10428         .switched_to            = switched_to_fair,
10429
10430         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10431
10432         .update_curr            = update_curr_fair,
10433
10434 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10435         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10436 #endif
10437 };
10438
10439 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10440 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10441 {
10442         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10443
10444         rcu_read_lock();
10445         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10446                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10447         rcu_read_unlock();
10448 }
10449
10450 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10451 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10452 {
10453         int node;
10454         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10455
10456         for_each_online_node(node) {
10457                 if (p->numa_faults) {
10458                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10459                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10460                 }
10461                 if (p->numa_group) {
10462                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10463                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10464                 }
10465                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10466         }
10467 }
10468 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10469 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10470
10471 __init void init_sched_fair_class(void)
10472 {
10473 #ifdef CONFIG_SMP
10474         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10475
10476 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10477         nohz.next_balance = jiffies;
10478         nohz.next_blocked = jiffies;
10479         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10480 #endif
10481 #endif /* SMP */
10482
10483 }