34e2291a9a6c163be3dfd774ed110bf07ab0e890
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / sched / core.c
1 /*
2  *  kernel/sched/core.c
3  *
4  *  Core kernel scheduler code and related syscalls
5  *
6  *  Copyright (C) 1991-2002  Linus Torvalds
7  */
8 #include <linux/sched.h>
9 #include <linux/cpuset.h>
10 #include <linux/delayacct.h>
11 #include <linux/init_task.h>
12 #include <linux/context_tracking.h>
13
14 #include <linux/blkdev.h>
15 #include <linux/kprobes.h>
16 #include <linux/mmu_context.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/nmi.h>
19 #include <linux/prefetch.h>
20 #include <linux/profile.h>
21 #include <linux/security.h>
22 #include <linux/syscalls.h>
23
24 #include <asm/switch_to.h>
25 #include <asm/tlb.h>
26
27 #include "sched.h"
28 #include "../workqueue_internal.h"
29 #include "../smpboot.h"
30
31 #define CREATE_TRACE_POINTS
32 #include <trace/events/sched.h>
33
34 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct rq, runqueues);
35
36 /*
37  * Debugging: various feature bits
38  */
39
40 #define SCHED_FEAT(name, enabled)       \
41         (1UL << __SCHED_FEAT_##name) * enabled |
42
43 const_debug unsigned int sysctl_sched_features =
44 #include "features.h"
45         0;
46
47 #undef SCHED_FEAT
48
49 /*
50  * Number of tasks to iterate in a single balance run.
51  * Limited because this is done with IRQs disabled.
52  */
53 const_debug unsigned int sysctl_sched_nr_migrate = 32;
54
55 /*
56  * period over which we average the RT time consumption, measured
57  * in ms.
58  *
59  * default: 1s
60  */
61 const_debug unsigned int sysctl_sched_time_avg = MSEC_PER_SEC;
62
63 /*
64  * period over which we measure -rt task CPU usage in us.
65  * default: 1s
66  */
67 unsigned int sysctl_sched_rt_period = 1000000;
68
69 __read_mostly int scheduler_running;
70
71 /*
72  * part of the period that we allow rt tasks to run in us.
73  * default: 0.95s
74  */
75 int sysctl_sched_rt_runtime = 950000;
76
77 /* CPUs with isolated domains */
78 cpumask_var_t cpu_isolated_map;
79
80 /*
81  * this_rq_lock - lock this runqueue and disable interrupts.
82  */
83 static struct rq *this_rq_lock(void)
84         __acquires(rq->lock)
85 {
86         struct rq *rq;
87
88         local_irq_disable();
89         rq = this_rq();
90         raw_spin_lock(&rq->lock);
91
92         return rq;
93 }
94
95 /*
96  * __task_rq_lock - lock the rq @p resides on.
97  */
98 struct rq *__task_rq_lock(struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
99         __acquires(rq->lock)
100 {
101         struct rq *rq;
102
103         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
104
105         for (;;) {
106                 rq = task_rq(p);
107                 raw_spin_lock(&rq->lock);
108                 if (likely(rq == task_rq(p) && !task_on_rq_migrating(p))) {
109                         rq_pin_lock(rq, rf);
110                         return rq;
111                 }
112                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
113
114                 while (unlikely(task_on_rq_migrating(p)))
115                         cpu_relax();
116         }
117 }
118
119 /*
120  * task_rq_lock - lock p->pi_lock and lock the rq @p resides on.
121  */
122 struct rq *task_rq_lock(struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
123         __acquires(p->pi_lock)
124         __acquires(rq->lock)
125 {
126         struct rq *rq;
127
128         for (;;) {
129                 raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf->flags);
130                 rq = task_rq(p);
131                 raw_spin_lock(&rq->lock);
132                 /*
133                  *      move_queued_task()              task_rq_lock()
134                  *
135                  *      ACQUIRE (rq->lock)
136                  *      [S] ->on_rq = MIGRATING         [L] rq = task_rq()
137                  *      WMB (__set_task_cpu())          ACQUIRE (rq->lock);
138                  *      [S] ->cpu = new_cpu             [L] task_rq()
139                  *                                      [L] ->on_rq
140                  *      RELEASE (rq->lock)
141                  *
142                  * If we observe the old cpu in task_rq_lock, the acquire of
143                  * the old rq->lock will fully serialize against the stores.
144                  *
145                  * If we observe the new CPU in task_rq_lock, the acquire will
146                  * pair with the WMB to ensure we must then also see migrating.
147                  */
148                 if (likely(rq == task_rq(p) && !task_on_rq_migrating(p))) {
149                         rq_pin_lock(rq, rf);
150                         return rq;
151                 }
152                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
153                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, rf->flags);
154
155                 while (unlikely(task_on_rq_migrating(p)))
156                         cpu_relax();
157         }
158 }
159
160 /*
161  * RQ-clock updating methods:
162  */
163
164 static void update_rq_clock_task(struct rq *rq, s64 delta)
165 {
166 /*
167  * In theory, the compile should just see 0 here, and optimize out the call
168  * to sched_rt_avg_update. But I don't trust it...
169  */
170 #if defined(CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING) || defined(CONFIG_PARAVIRT_TIME_ACCOUNTING)
171         s64 steal = 0, irq_delta = 0;
172 #endif
173 #ifdef CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING
174         irq_delta = irq_time_read(cpu_of(rq)) - rq->prev_irq_time;
175
176         /*
177          * Since irq_time is only updated on {soft,}irq_exit, we might run into
178          * this case when a previous update_rq_clock() happened inside a
179          * {soft,}irq region.
180          *
181          * When this happens, we stop ->clock_task and only update the
182          * prev_irq_time stamp to account for the part that fit, so that a next
183          * update will consume the rest. This ensures ->clock_task is
184          * monotonic.
185          *
186          * It does however cause some slight miss-attribution of {soft,}irq
187          * time, a more accurate solution would be to update the irq_time using
188          * the current rq->clock timestamp, except that would require using
189          * atomic ops.
190          */
191         if (irq_delta > delta)
192                 irq_delta = delta;
193
194         rq->prev_irq_time += irq_delta;
195         delta -= irq_delta;
196 #endif
197 #ifdef CONFIG_PARAVIRT_TIME_ACCOUNTING
198         if (static_key_false((&paravirt_steal_rq_enabled))) {
199                 steal = paravirt_steal_clock(cpu_of(rq));
200                 steal -= rq->prev_steal_time_rq;
201
202                 if (unlikely(steal > delta))
203                         steal = delta;
204
205                 rq->prev_steal_time_rq += steal;
206                 delta -= steal;
207         }
208 #endif
209
210         rq->clock_task += delta;
211
212 #if defined(CONFIG_IRQ_TIME_ACCOUNTING) || defined(CONFIG_PARAVIRT_TIME_ACCOUNTING)
213         if ((irq_delta + steal) && sched_feat(NONTASK_CAPACITY))
214                 sched_rt_avg_update(rq, irq_delta + steal);
215 #endif
216 }
217
218 void update_rq_clock(struct rq *rq)
219 {
220         s64 delta;
221
222         lockdep_assert_held(&rq->lock);
223
224         if (rq->clock_update_flags & RQCF_ACT_SKIP)
225                 return;
226
227 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
228         rq->clock_update_flags |= RQCF_UPDATED;
229 #endif
230         delta = sched_clock_cpu(cpu_of(rq)) - rq->clock;
231         if (delta < 0)
232                 return;
233         rq->clock += delta;
234         update_rq_clock_task(rq, delta);
235 }
236
237
238 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
239 /*
240  * Use HR-timers to deliver accurate preemption points.
241  */
242
243 static void hrtick_clear(struct rq *rq)
244 {
245         if (hrtimer_active(&rq->hrtick_timer))
246                 hrtimer_cancel(&rq->hrtick_timer);
247 }
248
249 /*
250  * High-resolution timer tick.
251  * Runs from hardirq context with interrupts disabled.
252  */
253 static enum hrtimer_restart hrtick(struct hrtimer *timer)
254 {
255         struct rq *rq = container_of(timer, struct rq, hrtick_timer);
256
257         WARN_ON_ONCE(cpu_of(rq) != smp_processor_id());
258
259         raw_spin_lock(&rq->lock);
260         update_rq_clock(rq);
261         rq->curr->sched_class->task_tick(rq, rq->curr, 1);
262         raw_spin_unlock(&rq->lock);
263
264         return HRTIMER_NORESTART;
265 }
266
267 #ifdef CONFIG_SMP
268
269 static void __hrtick_restart(struct rq *rq)
270 {
271         struct hrtimer *timer = &rq->hrtick_timer;
272
273         hrtimer_start_expires(timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
274 }
275
276 /*
277  * called from hardirq (IPI) context
278  */
279 static void __hrtick_start(void *arg)
280 {
281         struct rq *rq = arg;
282
283         raw_spin_lock(&rq->lock);
284         __hrtick_restart(rq);
285         rq->hrtick_csd_pending = 0;
286         raw_spin_unlock(&rq->lock);
287 }
288
289 /*
290  * Called to set the hrtick timer state.
291  *
292  * called with rq->lock held and irqs disabled
293  */
294 void hrtick_start(struct rq *rq, u64 delay)
295 {
296         struct hrtimer *timer = &rq->hrtick_timer;
297         ktime_t time;
298         s64 delta;
299
300         /*
301          * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
302          * doesn't make sense and can cause timer DoS.
303          */
304         delta = max_t(s64, delay, 10000LL);
305         time = ktime_add_ns(timer->base->get_time(), delta);
306
307         hrtimer_set_expires(timer, time);
308
309         if (rq == this_rq()) {
310                 __hrtick_restart(rq);
311         } else if (!rq->hrtick_csd_pending) {
312                 smp_call_function_single_async(cpu_of(rq), &rq->hrtick_csd);
313                 rq->hrtick_csd_pending = 1;
314         }
315 }
316
317 #else
318 /*
319  * Called to set the hrtick timer state.
320  *
321  * called with rq->lock held and irqs disabled
322  */
323 void hrtick_start(struct rq *rq, u64 delay)
324 {
325         /*
326          * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
327          * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
328          */
329         delay = max_t(u64, delay, 10000LL);
330         hrtimer_start(&rq->hrtick_timer, ns_to_ktime(delay),
331                       HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
332 }
333 #endif /* CONFIG_SMP */
334
335 static void init_rq_hrtick(struct rq *rq)
336 {
337 #ifdef CONFIG_SMP
338         rq->hrtick_csd_pending = 0;
339
340         rq->hrtick_csd.flags = 0;
341         rq->hrtick_csd.func = __hrtick_start;
342         rq->hrtick_csd.info = rq;
343 #endif
344
345         hrtimer_init(&rq->hrtick_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
346         rq->hrtick_timer.function = hrtick;
347 }
348 #else   /* CONFIG_SCHED_HRTICK */
349 static inline void hrtick_clear(struct rq *rq)
350 {
351 }
352
353 static inline void init_rq_hrtick(struct rq *rq)
354 {
355 }
356 #endif  /* CONFIG_SCHED_HRTICK */
357
358 /*
359  * cmpxchg based fetch_or, macro so it works for different integer types
360  */
361 #define fetch_or(ptr, mask)                                             \
362         ({                                                              \
363                 typeof(ptr) _ptr = (ptr);                               \
364                 typeof(mask) _mask = (mask);                            \
365                 typeof(*_ptr) _old, _val = *_ptr;                       \
366                                                                         \
367                 for (;;) {                                              \
368                         _old = cmpxchg(_ptr, _val, _val | _mask);       \
369                         if (_old == _val)                               \
370                                 break;                                  \
371                         _val = _old;                                    \
372                 }                                                       \
373         _old;                                                           \
374 })
375
376 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(TIF_POLLING_NRFLAG)
377 /*
378  * Atomically set TIF_NEED_RESCHED and test for TIF_POLLING_NRFLAG,
379  * this avoids any races wrt polling state changes and thereby avoids
380  * spurious IPIs.
381  */
382 static bool set_nr_and_not_polling(struct task_struct *p)
383 {
384         struct thread_info *ti = task_thread_info(p);
385         return !(fetch_or(&ti->flags, _TIF_NEED_RESCHED) & _TIF_POLLING_NRFLAG);
386 }
387
388 /*
389  * Atomically set TIF_NEED_RESCHED if TIF_POLLING_NRFLAG is set.
390  *
391  * If this returns true, then the idle task promises to call
392  * sched_ttwu_pending() and reschedule soon.
393  */
394 static bool set_nr_if_polling(struct task_struct *p)
395 {
396         struct thread_info *ti = task_thread_info(p);
397         typeof(ti->flags) old, val = READ_ONCE(ti->flags);
398
399         for (;;) {
400                 if (!(val & _TIF_POLLING_NRFLAG))
401                         return false;
402                 if (val & _TIF_NEED_RESCHED)
403                         return true;
404                 old = cmpxchg(&ti->flags, val, val | _TIF_NEED_RESCHED);
405                 if (old == val)
406                         break;
407                 val = old;
408         }
409         return true;
410 }
411
412 #else
413 static bool set_nr_and_not_polling(struct task_struct *p)
414 {
415         set_tsk_need_resched(p);
416         return true;
417 }
418
419 #ifdef CONFIG_SMP
420 static bool set_nr_if_polling(struct task_struct *p)
421 {
422         return false;
423 }
424 #endif
425 #endif
426
427 void wake_q_add(struct wake_q_head *head, struct task_struct *task)
428 {
429         struct wake_q_node *node = &task->wake_q;
430
431         /*
432          * Atomically grab the task, if ->wake_q is !nil already it means
433          * its already queued (either by us or someone else) and will get the
434          * wakeup due to that.
435          *
436          * This cmpxchg() implies a full barrier, which pairs with the write
437          * barrier implied by the wakeup in wake_up_q().
438          */
439         if (cmpxchg(&node->next, NULL, WAKE_Q_TAIL))
440                 return;
441
442         get_task_struct(task);
443
444         /*
445          * The head is context local, there can be no concurrency.
446          */
447         *head->lastp = node;
448         head->lastp = &node->next;
449 }
450
451 void wake_up_q(struct wake_q_head *head)
452 {
453         struct wake_q_node *node = head->first;
454
455         while (node != WAKE_Q_TAIL) {
456                 struct task_struct *task;
457
458                 task = container_of(node, struct task_struct, wake_q);
459                 BUG_ON(!task);
460                 /* Task can safely be re-inserted now: */
461                 node = node->next;
462                 task->wake_q.next = NULL;
463
464                 /*
465                  * wake_up_process() implies a wmb() to pair with the queueing
466                  * in wake_q_add() so as not to miss wakeups.
467                  */
468                 wake_up_process(task);
469                 put_task_struct(task);
470         }
471 }
472
473 /*
474  * resched_curr - mark rq's current task 'to be rescheduled now'.
475  *
476  * On UP this means the setting of the need_resched flag, on SMP it
477  * might also involve a cross-CPU call to trigger the scheduler on
478  * the target CPU.
479  */
480 void resched_curr(struct rq *rq)
481 {
482         struct task_struct *curr = rq->curr;
483         int cpu;
484
485         lockdep_assert_held(&rq->lock);
486
487         if (test_tsk_need_resched(curr))
488                 return;
489
490         cpu = cpu_of(rq);
491
492         if (cpu == smp_processor_id()) {
493                 set_tsk_need_resched(curr);
494                 set_preempt_need_resched();
495                 return;
496         }
497
498         if (set_nr_and_not_polling(curr))
499                 smp_send_reschedule(cpu);
500         else
501                 trace_sched_wake_idle_without_ipi(cpu);
502 }
503
504 void resched_cpu(int cpu)
505 {
506         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
507         unsigned long flags;
508
509         if (!raw_spin_trylock_irqsave(&rq->lock, flags))
510                 return;
511         resched_curr(rq);
512         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
513 }
514
515 #ifdef CONFIG_SMP
516 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
517 /*
518  * In the semi idle case, use the nearest busy CPU for migrating timers
519  * from an idle CPU.  This is good for power-savings.
520  *
521  * We don't do similar optimization for completely idle system, as
522  * selecting an idle CPU will add more delays to the timers than intended
523  * (as that CPU's timer base may not be uptodate wrt jiffies etc).
524  */
525 int get_nohz_timer_target(void)
526 {
527         int i, cpu = smp_processor_id();
528         struct sched_domain *sd;
529
530         if (!idle_cpu(cpu) && is_housekeeping_cpu(cpu))
531                 return cpu;
532
533         rcu_read_lock();
534         for_each_domain(cpu, sd) {
535                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
536                         if (cpu == i)
537                                 continue;
538
539                         if (!idle_cpu(i) && is_housekeeping_cpu(i)) {
540                                 cpu = i;
541                                 goto unlock;
542                         }
543                 }
544         }
545
546         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
547                 cpu = housekeeping_any_cpu();
548 unlock:
549         rcu_read_unlock();
550         return cpu;
551 }
552
553 /*
554  * When add_timer_on() enqueues a timer into the timer wheel of an
555  * idle CPU then this timer might expire before the next timer event
556  * which is scheduled to wake up that CPU. In case of a completely
557  * idle system the next event might even be infinite time into the
558  * future. wake_up_idle_cpu() ensures that the CPU is woken up and
559  * leaves the inner idle loop so the newly added timer is taken into
560  * account when the CPU goes back to idle and evaluates the timer
561  * wheel for the next timer event.
562  */
563 static void wake_up_idle_cpu(int cpu)
564 {
565         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
566
567         if (cpu == smp_processor_id())
568                 return;
569
570         if (set_nr_and_not_polling(rq->idle))
571                 smp_send_reschedule(cpu);
572         else
573                 trace_sched_wake_idle_without_ipi(cpu);
574 }
575
576 static bool wake_up_full_nohz_cpu(int cpu)
577 {
578         /*
579          * We just need the target to call irq_exit() and re-evaluate
580          * the next tick. The nohz full kick at least implies that.
581          * If needed we can still optimize that later with an
582          * empty IRQ.
583          */
584         if (cpu_is_offline(cpu))
585                 return true;  /* Don't try to wake offline CPUs. */
586         if (tick_nohz_full_cpu(cpu)) {
587                 if (cpu != smp_processor_id() ||
588                     tick_nohz_tick_stopped())
589                         tick_nohz_full_kick_cpu(cpu);
590                 return true;
591         }
592
593         return false;
594 }
595
596 /*
597  * Wake up the specified CPU.  If the CPU is going offline, it is the
598  * caller's responsibility to deal with the lost wakeup, for example,
599  * by hooking into the CPU_DEAD notifier like timers and hrtimers do.
600  */
601 void wake_up_nohz_cpu(int cpu)
602 {
603         if (!wake_up_full_nohz_cpu(cpu))
604                 wake_up_idle_cpu(cpu);
605 }
606
607 static inline bool got_nohz_idle_kick(void)
608 {
609         int cpu = smp_processor_id();
610
611         if (!test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(cpu)))
612                 return false;
613
614         if (idle_cpu(cpu) && !need_resched())
615                 return true;
616
617         /*
618          * We can't run Idle Load Balance on this CPU for this time so we
619          * cancel it and clear NOHZ_BALANCE_KICK
620          */
621         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(cpu));
622         return false;
623 }
624
625 #else /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
626
627 static inline bool got_nohz_idle_kick(void)
628 {
629         return false;
630 }
631
632 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
633
634 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
635 bool sched_can_stop_tick(struct rq *rq)
636 {
637         int fifo_nr_running;
638
639         /* Deadline tasks, even if single, need the tick */
640         if (rq->dl.dl_nr_running)
641                 return false;
642
643         /*
644          * If there are more than one RR tasks, we need the tick to effect the
645          * actual RR behaviour.
646          */
647         if (rq->rt.rr_nr_running) {
648                 if (rq->rt.rr_nr_running == 1)
649                         return true;
650                 else
651                         return false;
652         }
653
654         /*
655          * If there's no RR tasks, but FIFO tasks, we can skip the tick, no
656          * forced preemption between FIFO tasks.
657          */
658         fifo_nr_running = rq->rt.rt_nr_running - rq->rt.rr_nr_running;
659         if (fifo_nr_running)
660                 return true;
661
662         /*
663          * If there are no DL,RR/FIFO tasks, there must only be CFS tasks left;
664          * if there's more than one we need the tick for involuntary
665          * preemption.
666          */
667         if (rq->nr_running > 1)
668                 return false;
669
670         return true;
671 }
672 #endif /* CONFIG_NO_HZ_FULL */
673
674 void sched_avg_update(struct rq *rq)
675 {
676         s64 period = sched_avg_period();
677
678         while ((s64)(rq_clock(rq) - rq->age_stamp) > period) {
679                 /*
680                  * Inline assembly required to prevent the compiler
681                  * optimising this loop into a divmod call.
682                  * See __iter_div_u64_rem() for another example of this.
683                  */
684                 asm("" : "+rm" (rq->age_stamp));
685                 rq->age_stamp += period;
686                 rq->rt_avg /= 2;
687         }
688 }
689
690 #endif /* CONFIG_SMP */
691
692 #if defined(CONFIG_RT_GROUP_SCHED) || (defined(CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED) && \
693                         (defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_CFS_BANDWIDTH)))
694 /*
695  * Iterate task_group tree rooted at *from, calling @down when first entering a
696  * node and @up when leaving it for the final time.
697  *
698  * Caller must hold rcu_lock or sufficient equivalent.
699  */
700 int walk_tg_tree_from(struct task_group *from,
701                              tg_visitor down, tg_visitor up, void *data)
702 {
703         struct task_group *parent, *child;
704         int ret;
705
706         parent = from;
707
708 down:
709         ret = (*down)(parent, data);
710         if (ret)
711                 goto out;
712         list_for_each_entry_rcu(child, &parent->children, siblings) {
713                 parent = child;
714                 goto down;
715
716 up:
717                 continue;
718         }
719         ret = (*up)(parent, data);
720         if (ret || parent == from)
721                 goto out;
722
723         child = parent;
724         parent = parent->parent;
725         if (parent)
726                 goto up;
727 out:
728         return ret;
729 }
730
731 int tg_nop(struct task_group *tg, void *data)
732 {
733         return 0;
734 }
735 #endif
736
737 static void set_load_weight(struct task_struct *p)
738 {
739         int prio = p->static_prio - MAX_RT_PRIO;
740         struct load_weight *load = &p->se.load;
741
742         /*
743          * SCHED_IDLE tasks get minimal weight:
744          */
745         if (idle_policy(p->policy)) {
746                 load->weight = scale_load(WEIGHT_IDLEPRIO);
747                 load->inv_weight = WMULT_IDLEPRIO;
748                 return;
749         }
750
751         load->weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
752         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
753 }
754
755 static inline void enqueue_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
756 {
757         update_rq_clock(rq);
758         if (!(flags & ENQUEUE_RESTORE))
759                 sched_info_queued(rq, p);
760         p->sched_class->enqueue_task(rq, p, flags);
761 }
762
763 static inline void dequeue_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
764 {
765         update_rq_clock(rq);
766         if (!(flags & DEQUEUE_SAVE))
767                 sched_info_dequeued(rq, p);
768         p->sched_class->dequeue_task(rq, p, flags);
769 }
770
771 void activate_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
772 {
773         if (task_contributes_to_load(p))
774                 rq->nr_uninterruptible--;
775
776         enqueue_task(rq, p, flags);
777 }
778
779 void deactivate_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
780 {
781         if (task_contributes_to_load(p))
782                 rq->nr_uninterruptible++;
783
784         dequeue_task(rq, p, flags);
785 }
786
787 void sched_set_stop_task(int cpu, struct task_struct *stop)
788 {
789         struct sched_param param = { .sched_priority = MAX_RT_PRIO - 1 };
790         struct task_struct *old_stop = cpu_rq(cpu)->stop;
791
792         if (stop) {
793                 /*
794                  * Make it appear like a SCHED_FIFO task, its something
795                  * userspace knows about and won't get confused about.
796                  *
797                  * Also, it will make PI more or less work without too
798                  * much confusion -- but then, stop work should not
799                  * rely on PI working anyway.
800                  */
801                 sched_setscheduler_nocheck(stop, SCHED_FIFO, &param);
802
803                 stop->sched_class = &stop_sched_class;
804         }
805
806         cpu_rq(cpu)->stop = stop;
807
808         if (old_stop) {
809                 /*
810                  * Reset it back to a normal scheduling class so that
811                  * it can die in pieces.
812                  */
813                 old_stop->sched_class = &rt_sched_class;
814         }
815 }
816
817 /*
818  * __normal_prio - return the priority that is based on the static prio
819  */
820 static inline int __normal_prio(struct task_struct *p)
821 {
822         return p->static_prio;
823 }
824
825 /*
826  * Calculate the expected normal priority: i.e. priority
827  * without taking RT-inheritance into account. Might be
828  * boosted by interactivity modifiers. Changes upon fork,
829  * setprio syscalls, and whenever the interactivity
830  * estimator recalculates.
831  */
832 static inline int normal_prio(struct task_struct *p)
833 {
834         int prio;
835
836         if (task_has_dl_policy(p))
837                 prio = MAX_DL_PRIO-1;
838         else if (task_has_rt_policy(p))
839                 prio = MAX_RT_PRIO-1 - p->rt_priority;
840         else
841                 prio = __normal_prio(p);
842         return prio;
843 }
844
845 /*
846  * Calculate the current priority, i.e. the priority
847  * taken into account by the scheduler. This value might
848  * be boosted by RT tasks, or might be boosted by
849  * interactivity modifiers. Will be RT if the task got
850  * RT-boosted. If not then it returns p->normal_prio.
851  */
852 static int effective_prio(struct task_struct *p)
853 {
854         p->normal_prio = normal_prio(p);
855         /*
856          * If we are RT tasks or we were boosted to RT priority,
857          * keep the priority unchanged. Otherwise, update priority
858          * to the normal priority:
859          */
860         if (!rt_prio(p->prio))
861                 return p->normal_prio;
862         return p->prio;
863 }
864
865 /**
866  * task_curr - is this task currently executing on a CPU?
867  * @p: the task in question.
868  *
869  * Return: 1 if the task is currently executing. 0 otherwise.
870  */
871 inline int task_curr(const struct task_struct *p)
872 {
873         return cpu_curr(task_cpu(p)) == p;
874 }
875
876 /*
877  * switched_from, switched_to and prio_changed must _NOT_ drop rq->lock,
878  * use the balance_callback list if you want balancing.
879  *
880  * this means any call to check_class_changed() must be followed by a call to
881  * balance_callback().
882  */
883 static inline void check_class_changed(struct rq *rq, struct task_struct *p,
884                                        const struct sched_class *prev_class,
885                                        int oldprio)
886 {
887         if (prev_class != p->sched_class) {
888                 if (prev_class->switched_from)
889                         prev_class->switched_from(rq, p);
890
891                 p->sched_class->switched_to(rq, p);
892         } else if (oldprio != p->prio || dl_task(p))
893                 p->sched_class->prio_changed(rq, p, oldprio);
894 }
895
896 void check_preempt_curr(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
897 {
898         const struct sched_class *class;
899
900         if (p->sched_class == rq->curr->sched_class) {
901                 rq->curr->sched_class->check_preempt_curr(rq, p, flags);
902         } else {
903                 for_each_class(class) {
904                         if (class == rq->curr->sched_class)
905                                 break;
906                         if (class == p->sched_class) {
907                                 resched_curr(rq);
908                                 break;
909                         }
910                 }
911         }
912
913         /*
914          * A queue event has occurred, and we're going to schedule.  In
915          * this case, we can save a useless back to back clock update.
916          */
917         if (task_on_rq_queued(rq->curr) && test_tsk_need_resched(rq->curr))
918                 rq_clock_skip_update(rq, true);
919 }
920
921 #ifdef CONFIG_SMP
922 /*
923  * This is how migration works:
924  *
925  * 1) we invoke migration_cpu_stop() on the target CPU using
926  *    stop_one_cpu().
927  * 2) stopper starts to run (implicitly forcing the migrated thread
928  *    off the CPU)
929  * 3) it checks whether the migrated task is still in the wrong runqueue.
930  * 4) if it's in the wrong runqueue then the migration thread removes
931  *    it and puts it into the right queue.
932  * 5) stopper completes and stop_one_cpu() returns and the migration
933  *    is done.
934  */
935
936 /*
937  * move_queued_task - move a queued task to new rq.
938  *
939  * Returns (locked) new rq. Old rq's lock is released.
940  */
941 static struct rq *move_queued_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int new_cpu)
942 {
943         lockdep_assert_held(&rq->lock);
944
945         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
946         dequeue_task(rq, p, 0);
947         set_task_cpu(p, new_cpu);
948         raw_spin_unlock(&rq->lock);
949
950         rq = cpu_rq(new_cpu);
951
952         raw_spin_lock(&rq->lock);
953         BUG_ON(task_cpu(p) != new_cpu);
954         enqueue_task(rq, p, 0);
955         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
956         check_preempt_curr(rq, p, 0);
957
958         return rq;
959 }
960
961 struct migration_arg {
962         struct task_struct *task;
963         int dest_cpu;
964 };
965
966 /*
967  * Move (not current) task off this CPU, onto the destination CPU. We're doing
968  * this because either it can't run here any more (set_cpus_allowed()
969  * away from this CPU, or CPU going down), or because we're
970  * attempting to rebalance this task on exec (sched_exec).
971  *
972  * So we race with normal scheduler movements, but that's OK, as long
973  * as the task is no longer on this CPU.
974  */
975 static struct rq *__migrate_task(struct rq *rq, struct task_struct *p, int dest_cpu)
976 {
977         if (unlikely(!cpu_active(dest_cpu)))
978                 return rq;
979
980         /* Affinity changed (again). */
981         if (!cpumask_test_cpu(dest_cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
982                 return rq;
983
984         rq = move_queued_task(rq, p, dest_cpu);
985
986         return rq;
987 }
988
989 /*
990  * migration_cpu_stop - this will be executed by a highprio stopper thread
991  * and performs thread migration by bumping thread off CPU then
992  * 'pushing' onto another runqueue.
993  */
994 static int migration_cpu_stop(void *data)
995 {
996         struct migration_arg *arg = data;
997         struct task_struct *p = arg->task;
998         struct rq *rq = this_rq();
999
1000         /*
1001          * The original target CPU might have gone down and we might
1002          * be on another CPU but it doesn't matter.
1003          */
1004         local_irq_disable();
1005         /*
1006          * We need to explicitly wake pending tasks before running
1007          * __migrate_task() such that we will not miss enforcing cpus_allowed
1008          * during wakeups, see set_cpus_allowed_ptr()'s TASK_WAKING test.
1009          */
1010         sched_ttwu_pending();
1011
1012         raw_spin_lock(&p->pi_lock);
1013         raw_spin_lock(&rq->lock);
1014         /*
1015          * If task_rq(p) != rq, it cannot be migrated here, because we're
1016          * holding rq->lock, if p->on_rq == 0 it cannot get enqueued because
1017          * we're holding p->pi_lock.
1018          */
1019         if (task_rq(p) == rq) {
1020                 if (task_on_rq_queued(p))
1021                         rq = __migrate_task(rq, p, arg->dest_cpu);
1022                 else
1023                         p->wake_cpu = arg->dest_cpu;
1024         }
1025         raw_spin_unlock(&rq->lock);
1026         raw_spin_unlock(&p->pi_lock);
1027
1028         local_irq_enable();
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 /*
1033  * sched_class::set_cpus_allowed must do the below, but is not required to
1034  * actually call this function.
1035  */
1036 void set_cpus_allowed_common(struct task_struct *p, const struct cpumask *new_mask)
1037 {
1038         cpumask_copy(&p->cpus_allowed, new_mask);
1039         p->nr_cpus_allowed = cpumask_weight(new_mask);
1040 }
1041
1042 void do_set_cpus_allowed(struct task_struct *p, const struct cpumask *new_mask)
1043 {
1044         struct rq *rq = task_rq(p);
1045         bool queued, running;
1046
1047         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
1048
1049         queued = task_on_rq_queued(p);
1050         running = task_current(rq, p);
1051
1052         if (queued) {
1053                 /*
1054                  * Because __kthread_bind() calls this on blocked tasks without
1055                  * holding rq->lock.
1056                  */
1057                 lockdep_assert_held(&rq->lock);
1058                 dequeue_task(rq, p, DEQUEUE_SAVE);
1059         }
1060         if (running)
1061                 put_prev_task(rq, p);
1062
1063         p->sched_class->set_cpus_allowed(p, new_mask);
1064
1065         if (queued)
1066                 enqueue_task(rq, p, ENQUEUE_RESTORE);
1067         if (running)
1068                 set_curr_task(rq, p);
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Change a given task's CPU affinity. Migrate the thread to a
1073  * proper CPU and schedule it away if the CPU it's executing on
1074  * is removed from the allowed bitmask.
1075  *
1076  * NOTE: the caller must have a valid reference to the task, the
1077  * task must not exit() & deallocate itself prematurely. The
1078  * call is not atomic; no spinlocks may be held.
1079  */
1080 static int __set_cpus_allowed_ptr(struct task_struct *p,
1081                                   const struct cpumask *new_mask, bool check)
1082 {
1083         const struct cpumask *cpu_valid_mask = cpu_active_mask;
1084         unsigned int dest_cpu;
1085         struct rq_flags rf;
1086         struct rq *rq;
1087         int ret = 0;
1088
1089         rq = task_rq_lock(p, &rf);
1090
1091         if (p->flags & PF_KTHREAD) {
1092                 /*
1093                  * Kernel threads are allowed on online && !active CPUs
1094                  */
1095                 cpu_valid_mask = cpu_online_mask;
1096         }
1097
1098         /*
1099          * Must re-check here, to close a race against __kthread_bind(),
1100          * sched_setaffinity() is not guaranteed to observe the flag.
1101          */
1102         if (check && (p->flags & PF_NO_SETAFFINITY)) {
1103                 ret = -EINVAL;
1104                 goto out;
1105         }
1106
1107         if (cpumask_equal(&p->cpus_allowed, new_mask))
1108                 goto out;
1109
1110         if (!cpumask_intersects(new_mask, cpu_valid_mask)) {
1111                 ret = -EINVAL;
1112                 goto out;
1113         }
1114
1115         do_set_cpus_allowed(p, new_mask);
1116
1117         if (p->flags & PF_KTHREAD) {
1118                 /*
1119                  * For kernel threads that do indeed end up on online &&
1120                  * !active we want to ensure they are strict per-CPU threads.
1121                  */
1122                 WARN_ON(cpumask_intersects(new_mask, cpu_online_mask) &&
1123                         !cpumask_intersects(new_mask, cpu_active_mask) &&
1124                         p->nr_cpus_allowed != 1);
1125         }
1126
1127         /* Can the task run on the task's current CPU? If so, we're done */
1128         if (cpumask_test_cpu(task_cpu(p), new_mask))
1129                 goto out;
1130
1131         dest_cpu = cpumask_any_and(cpu_valid_mask, new_mask);
1132         if (task_running(rq, p) || p->state == TASK_WAKING) {
1133                 struct migration_arg arg = { p, dest_cpu };
1134                 /* Need help from migration thread: drop lock and wait. */
1135                 task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1136                 stop_one_cpu(cpu_of(rq), migration_cpu_stop, &arg);
1137                 tlb_migrate_finish(p->mm);
1138                 return 0;
1139         } else if (task_on_rq_queued(p)) {
1140                 /*
1141                  * OK, since we're going to drop the lock immediately
1142                  * afterwards anyway.
1143                  */
1144                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
1145                 rq = move_queued_task(rq, p, dest_cpu);
1146                 rq_repin_lock(rq, &rf);
1147         }
1148 out:
1149         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1150
1151         return ret;
1152 }
1153
1154 int set_cpus_allowed_ptr(struct task_struct *p, const struct cpumask *new_mask)
1155 {
1156         return __set_cpus_allowed_ptr(p, new_mask, false);
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_cpus_allowed_ptr);
1159
1160 void set_task_cpu(struct task_struct *p, unsigned int new_cpu)
1161 {
1162 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1163         /*
1164          * We should never call set_task_cpu() on a blocked task,
1165          * ttwu() will sort out the placement.
1166          */
1167         WARN_ON_ONCE(p->state != TASK_RUNNING && p->state != TASK_WAKING &&
1168                         !p->on_rq);
1169
1170         /*
1171          * Migrating fair class task must have p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING,
1172          * because schedstat_wait_{start,end} rebase migrating task's wait_start
1173          * time relying on p->on_rq.
1174          */
1175         WARN_ON_ONCE(p->state == TASK_RUNNING &&
1176                      p->sched_class == &fair_sched_class &&
1177                      (p->on_rq && !task_on_rq_migrating(p)));
1178
1179 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1180         /*
1181          * The caller should hold either p->pi_lock or rq->lock, when changing
1182          * a task's CPU. ->pi_lock for waking tasks, rq->lock for runnable tasks.
1183          *
1184          * sched_move_task() holds both and thus holding either pins the cgroup,
1185          * see task_group().
1186          *
1187          * Furthermore, all task_rq users should acquire both locks, see
1188          * task_rq_lock().
1189          */
1190         WARN_ON_ONCE(debug_locks && !(lockdep_is_held(&p->pi_lock) ||
1191                                       lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock)));
1192 #endif
1193 #endif
1194
1195         trace_sched_migrate_task(p, new_cpu);
1196
1197         if (task_cpu(p) != new_cpu) {
1198                 if (p->sched_class->migrate_task_rq)
1199                         p->sched_class->migrate_task_rq(p);
1200                 p->se.nr_migrations++;
1201                 perf_event_task_migrate(p);
1202         }
1203
1204         __set_task_cpu(p, new_cpu);
1205 }
1206
1207 static void __migrate_swap_task(struct task_struct *p, int cpu)
1208 {
1209         if (task_on_rq_queued(p)) {
1210                 struct rq *src_rq, *dst_rq;
1211
1212                 src_rq = task_rq(p);
1213                 dst_rq = cpu_rq(cpu);
1214
1215                 p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
1216                 deactivate_task(src_rq, p, 0);
1217                 set_task_cpu(p, cpu);
1218                 activate_task(dst_rq, p, 0);
1219                 p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
1220                 check_preempt_curr(dst_rq, p, 0);
1221         } else {
1222                 /*
1223                  * Task isn't running anymore; make it appear like we migrated
1224                  * it before it went to sleep. This means on wakeup we make the
1225                  * previous CPU our target instead of where it really is.
1226                  */
1227                 p->wake_cpu = cpu;
1228         }
1229 }
1230
1231 struct migration_swap_arg {
1232         struct task_struct *src_task, *dst_task;
1233         int src_cpu, dst_cpu;
1234 };
1235
1236 static int migrate_swap_stop(void *data)
1237 {
1238         struct migration_swap_arg *arg = data;
1239         struct rq *src_rq, *dst_rq;
1240         int ret = -EAGAIN;
1241
1242         if (!cpu_active(arg->src_cpu) || !cpu_active(arg->dst_cpu))
1243                 return -EAGAIN;
1244
1245         src_rq = cpu_rq(arg->src_cpu);
1246         dst_rq = cpu_rq(arg->dst_cpu);
1247
1248         double_raw_lock(&arg->src_task->pi_lock,
1249                         &arg->dst_task->pi_lock);
1250         double_rq_lock(src_rq, dst_rq);
1251
1252         if (task_cpu(arg->dst_task) != arg->dst_cpu)
1253                 goto unlock;
1254
1255         if (task_cpu(arg->src_task) != arg->src_cpu)
1256                 goto unlock;
1257
1258         if (!cpumask_test_cpu(arg->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(arg->src_task)))
1259                 goto unlock;
1260
1261         if (!cpumask_test_cpu(arg->src_cpu, tsk_cpus_allowed(arg->dst_task)))
1262                 goto unlock;
1263
1264         __migrate_swap_task(arg->src_task, arg->dst_cpu);
1265         __migrate_swap_task(arg->dst_task, arg->src_cpu);
1266
1267         ret = 0;
1268
1269 unlock:
1270         double_rq_unlock(src_rq, dst_rq);
1271         raw_spin_unlock(&arg->dst_task->pi_lock);
1272         raw_spin_unlock(&arg->src_task->pi_lock);
1273
1274         return ret;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Cross migrate two tasks
1279  */
1280 int migrate_swap(struct task_struct *cur, struct task_struct *p)
1281 {
1282         struct migration_swap_arg arg;
1283         int ret = -EINVAL;
1284
1285         arg = (struct migration_swap_arg){
1286                 .src_task = cur,
1287                 .src_cpu = task_cpu(cur),
1288                 .dst_task = p,
1289                 .dst_cpu = task_cpu(p),
1290         };
1291
1292         if (arg.src_cpu == arg.dst_cpu)
1293                 goto out;
1294
1295         /*
1296          * These three tests are all lockless; this is OK since all of them
1297          * will be re-checked with proper locks held further down the line.
1298          */
1299         if (!cpu_active(arg.src_cpu) || !cpu_active(arg.dst_cpu))
1300                 goto out;
1301
1302         if (!cpumask_test_cpu(arg.dst_cpu, tsk_cpus_allowed(arg.src_task)))
1303                 goto out;
1304
1305         if (!cpumask_test_cpu(arg.src_cpu, tsk_cpus_allowed(arg.dst_task)))
1306                 goto out;
1307
1308         trace_sched_swap_numa(cur, arg.src_cpu, p, arg.dst_cpu);
1309         ret = stop_two_cpus(arg.dst_cpu, arg.src_cpu, migrate_swap_stop, &arg);
1310
1311 out:
1312         return ret;
1313 }
1314
1315 /*
1316  * wait_task_inactive - wait for a thread to unschedule.
1317  *
1318  * If @match_state is nonzero, it's the @p->state value just checked and
1319  * not expected to change.  If it changes, i.e. @p might have woken up,
1320  * then return zero.  When we succeed in waiting for @p to be off its CPU,
1321  * we return a positive number (its total switch count).  If a second call
1322  * a short while later returns the same number, the caller can be sure that
1323  * @p has remained unscheduled the whole time.
1324  *
1325  * The caller must ensure that the task *will* unschedule sometime soon,
1326  * else this function might spin for a *long* time. This function can't
1327  * be called with interrupts off, or it may introduce deadlock with
1328  * smp_call_function() if an IPI is sent by the same process we are
1329  * waiting to become inactive.
1330  */
1331 unsigned long wait_task_inactive(struct task_struct *p, long match_state)
1332 {
1333         int running, queued;
1334         struct rq_flags rf;
1335         unsigned long ncsw;
1336         struct rq *rq;
1337
1338         for (;;) {
1339                 /*
1340                  * We do the initial early heuristics without holding
1341                  * any task-queue locks at all. We'll only try to get
1342                  * the runqueue lock when things look like they will
1343                  * work out!
1344                  */
1345                 rq = task_rq(p);
1346
1347                 /*
1348                  * If the task is actively running on another CPU
1349                  * still, just relax and busy-wait without holding
1350                  * any locks.
1351                  *
1352                  * NOTE! Since we don't hold any locks, it's not
1353                  * even sure that "rq" stays as the right runqueue!
1354                  * But we don't care, since "task_running()" will
1355                  * return false if the runqueue has changed and p
1356                  * is actually now running somewhere else!
1357                  */
1358                 while (task_running(rq, p)) {
1359                         if (match_state && unlikely(p->state != match_state))
1360                                 return 0;
1361                         cpu_relax();
1362                 }
1363
1364                 /*
1365                  * Ok, time to look more closely! We need the rq
1366                  * lock now, to be *sure*. If we're wrong, we'll
1367                  * just go back and repeat.
1368                  */
1369                 rq = task_rq_lock(p, &rf);
1370                 trace_sched_wait_task(p);
1371                 running = task_running(rq, p);
1372                 queued = task_on_rq_queued(p);
1373                 ncsw = 0;
1374                 if (!match_state || p->state == match_state)
1375                         ncsw = p->nvcsw | LONG_MIN; /* sets MSB */
1376                 task_rq_unlock(rq, p, &rf);
1377
1378                 /*
1379                  * If it changed from the expected state, bail out now.
1380                  */
1381                 if (unlikely(!ncsw))
1382                         break;
1383
1384                 /*
1385                  * Was it really running after all now that we
1386                  * checked with the proper locks actually held?
1387                  *
1388                  * Oops. Go back and try again..
1389                  */
1390                 if (unlikely(running)) {
1391                         cpu_relax();
1392                         continue;
1393                 }
1394
1395                 /*
1396                  * It's not enough that it's not actively running,
1397                  * it must be off the runqueue _entirely_, and not
1398                  * preempted!
1399                  *
1400                  * So if it was still runnable (but just not actively
1401                  * running right now), it's preempted, and we should
1402                  * yield - it could be a while.
1403                  */
1404                 if (unlikely(queued)) {
1405                         ktime_t to = NSEC_PER_SEC / HZ;
1406
1407                         set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1408                         schedule_hrtimeout(&to, HRTIMER_MODE_REL);
1409                         continue;
1410                 }
1411
1412                 /*
1413                  * Ahh, all good. It wasn't running, and it wasn't
1414                  * runnable, which means that it will never become
1415                  * running in the future either. We're all done!
1416                  */
1417                 break;
1418         }
1419
1420         return ncsw;
1421 }
1422
1423 /***
1424  * kick_process - kick a running thread to enter/exit the kernel
1425  * @p: the to-be-kicked thread
1426  *
1427  * Cause a process which is running on another CPU to enter
1428  * kernel-mode, without any delay. (to get signals handled.)
1429  *
1430  * NOTE: this function doesn't have to take the runqueue lock,
1431  * because all it wants to ensure is that the remote task enters
1432  * the kernel. If the IPI races and the task has been migrated
1433  * to another CPU then no harm is done and the purpose has been
1434  * achieved as well.
1435  */
1436 void kick_process(struct task_struct *p)
1437 {
1438         int cpu;
1439
1440         preempt_disable();
1441         cpu = task_cpu(p);
1442         if ((cpu != smp_processor_id()) && task_curr(p))
1443                 smp_send_reschedule(cpu);
1444         preempt_enable();
1445 }
1446 EXPORT_SYMBOL_GPL(kick_process);
1447
1448 /*
1449  * ->cpus_allowed is protected by both rq->lock and p->pi_lock
1450  *
1451  * A few notes on cpu_active vs cpu_online:
1452  *
1453  *  - cpu_active must be a subset of cpu_online
1454  *
1455  *  - on cpu-up we allow per-cpu kthreads on the online && !active cpu,
1456  *    see __set_cpus_allowed_ptr(). At this point the newly online
1457  *    CPU isn't yet part of the sched domains, and balancing will not
1458  *    see it.
1459  *
1460  *  - on CPU-down we clear cpu_active() to mask the sched domains and
1461  *    avoid the load balancer to place new tasks on the to be removed
1462  *    CPU. Existing tasks will remain running there and will be taken
1463  *    off.
1464  *
1465  * This means that fallback selection must not select !active CPUs.
1466  * And can assume that any active CPU must be online. Conversely
1467  * select_task_rq() below may allow selection of !active CPUs in order
1468  * to satisfy the above rules.
1469  */
1470 static int select_fallback_rq(int cpu, struct task_struct *p)
1471 {
1472         int nid = cpu_to_node(cpu);
1473         const struct cpumask *nodemask = NULL;
1474         enum { cpuset, possible, fail } state = cpuset;
1475         int dest_cpu;
1476
1477         /*
1478          * If the node that the CPU is on has been offlined, cpu_to_node()
1479          * will return -1. There is no CPU on the node, and we should
1480          * select the CPU on the other node.
1481          */
1482         if (nid != -1) {
1483                 nodemask = cpumask_of_node(nid);
1484
1485                 /* Look for allowed, online CPU in same node. */
1486                 for_each_cpu(dest_cpu, nodemask) {
1487                         if (!cpu_active(dest_cpu))
1488                                 continue;
1489                         if (cpumask_test_cpu(dest_cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
1490                                 return dest_cpu;
1491                 }
1492         }
1493
1494         for (;;) {
1495                 /* Any allowed, online CPU? */
1496                 for_each_cpu(dest_cpu, tsk_cpus_allowed(p)) {
1497                         if (!(p->flags & PF_KTHREAD) && !cpu_active(dest_cpu))
1498                                 continue;
1499                         if (!cpu_online(dest_cpu))
1500                                 continue;
1501                         goto out;
1502                 }
1503
1504                 /* No more Mr. Nice Guy. */
1505                 switch (state) {
1506                 case cpuset:
1507                         if (IS_ENABLED(CONFIG_CPUSETS)) {
1508                                 cpuset_cpus_allowed_fallback(p);
1509                                 state = possible;
1510                                 break;
1511                         }
1512                         /* Fall-through */
1513                 case possible:
1514                         do_set_cpus_allowed(p, cpu_possible_mask);
1515                         state = fail;
1516                         break;
1517
1518                 case fail:
1519                         BUG();
1520                         break;
1521                 }
1522         }
1523
1524 out:
1525         if (state != cpuset) {
1526                 /*
1527                  * Don't tell them about moving exiting tasks or
1528                  * kernel threads (both mm NULL), since they never
1529                  * leave kernel.
1530                  */
1531                 if (p->mm && printk_ratelimit()) {
1532                         printk_deferred("process %d (%s) no longer affine to cpu%d\n",
1533                                         task_pid_nr(p), p->comm, cpu);
1534                 }
1535         }
1536
1537         return dest_cpu;
1538 }
1539
1540 /*
1541  * The caller (fork, wakeup) owns p->pi_lock, ->cpus_allowed is stable.
1542  */
1543 static inline
1544 int select_task_rq(struct task_struct *p, int cpu, int sd_flags, int wake_flags)
1545 {
1546         lockdep_assert_held(&p->pi_lock);
1547
1548         if (tsk_nr_cpus_allowed(p) > 1)
1549                 cpu = p->sched_class->select_task_rq(p, cpu, sd_flags, wake_flags);
1550         else
1551                 cpu = cpumask_any(tsk_cpus_allowed(p));
1552
1553         /*
1554          * In order not to call set_task_cpu() on a blocking task we need
1555          * to rely on ttwu() to place the task on a valid ->cpus_allowed
1556          * CPU.
1557          *
1558          * Since this is common to all placement strategies, this lives here.
1559          *
1560          * [ this allows ->select_task() to simply return task_cpu(p) and
1561          *   not worry about this generic constraint ]
1562          */
1563         if (unlikely(!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)) ||
1564                      !cpu_online(cpu)))
1565                 cpu = select_fallback_rq(task_cpu(p), p);
1566
1567         return cpu;
1568 }
1569
1570 static void update_avg(u64 *avg, u64 sample)
1571 {
1572         s64 diff = sample - *avg;
1573         *avg += diff >> 3;
1574 }
1575
1576 #else
1577
1578 static inline int __set_cpus_allowed_ptr(struct task_struct *p,
1579                                          const struct cpumask *new_mask, bool check)
1580 {
1581         return set_cpus_allowed_ptr(p, new_mask);
1582 }
1583
1584 #endif /* CONFIG_SMP */
1585
1586 static void
1587 ttwu_stat(struct task_struct *p, int cpu, int wake_flags)
1588 {
1589         struct rq *rq;
1590
1591         if (!schedstat_enabled())
1592                 return;
1593
1594         rq = this_rq();
1595
1596 #ifdef CONFIG_SMP
1597         if (cpu == rq->cpu) {
1598                 schedstat_inc(rq->ttwu_local);
1599                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_local);
1600         } else {
1601                 struct sched_domain *sd;
1602
1603                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_remote);
1604                 rcu_read_lock();
1605                 for_each_domain(rq->cpu, sd) {
1606                         if (cpumask_test_cpu(cpu, sched_domain_span(sd))) {
1607                                 schedstat_inc(sd->ttwu_wake_remote);
1608                                 break;
1609                         }
1610                 }
1611                 rcu_read_unlock();
1612         }
1613
1614         if (wake_flags & WF_MIGRATED)
1615                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_migrate);
1616 #endif /* CONFIG_SMP */
1617
1618         schedstat_inc(rq->ttwu_count);
1619         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups);
1620
1621         if (wake_flags & WF_SYNC)
1622                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_sync);
1623 }
1624
1625 static inline void ttwu_activate(struct rq *rq, struct task_struct *p, int en_flags)
1626 {
1627         activate_task(rq, p, en_flags);
1628         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
1629
1630         /* If a worker is waking up, notify the workqueue: */
1631         if (p->flags & PF_WQ_WORKER)
1632                 wq_worker_waking_up(p, cpu_of(rq));
1633 }
1634
1635 /*
1636  * Mark the task runnable and perform wakeup-preemption.
1637  */
1638 static void ttwu_do_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags,
1639                            struct rq_flags *rf)
1640 {
1641         check_preempt_curr(rq, p, wake_flags);
1642         p->state = TASK_RUNNING;
1643         trace_sched_wakeup(p);
1644
1645 #ifdef CONFIG_SMP
1646         if (p->sched_class->task_woken) {
1647                 /*
1648                  * Our task @p is fully woken up and running; so its safe to
1649                  * drop the rq->lock, hereafter rq is only used for statistics.
1650                  */
1651                 rq_unpin_lock(rq, rf);
1652                 p->sched_class->task_woken(rq, p);
1653                 rq_repin_lock(rq, rf);
1654         }
1655
1656         if (rq->idle_stamp) {
1657                 u64 delta = rq_clock(rq) - rq->idle_stamp;
1658                 u64 max = 2*rq->max_idle_balance_cost;
1659
1660                 update_avg(&rq->avg_idle, delta);
1661
1662                 if (rq->avg_idle > max)
1663                         rq->avg_idle = max;
1664
1665                 rq->idle_stamp = 0;
1666         }
1667 #endif
1668 }
1669
1670 static void
1671 ttwu_do_activate(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags,
1672                  struct rq_flags *rf)
1673 {
1674         int en_flags = ENQUEUE_WAKEUP;
1675
1676         lockdep_assert_held(&rq->lock);
1677
1678 #ifdef CONFIG_SMP
1679         if (p->sched_contributes_to_load)
1680                 rq->nr_uninterruptible--;
1681
1682         if (wake_flags & WF_MIGRATED)
1683                 en_flags |= ENQUEUE_MIGRATED;
1684 #endif
1685
1686         ttwu_activate(rq, p, en_flags);
1687         ttwu_do_wakeup(rq, p, wake_flags, rf);
1688 }
1689
1690 /*
1691  * Called in case the task @p isn't fully descheduled from its runqueue,
1692  * in this case we must do a remote wakeup. Its a 'light' wakeup though,
1693  * since all we need to do is flip p->state to TASK_RUNNING, since
1694  * the task is still ->on_rq.
1695  */
1696 static int ttwu_remote(struct task_struct *p, int wake_flags)
1697 {
1698         struct rq_flags rf;
1699         struct rq *rq;
1700         int ret = 0;
1701
1702         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
1703         if (task_on_rq_queued(p)) {
1704                 /* check_preempt_curr() may use rq clock */
1705                 update_rq_clock(rq);
1706                 ttwu_do_wakeup(rq, p, wake_flags, &rf);
1707                 ret = 1;
1708         }
1709         __task_rq_unlock(rq, &rf);
1710
1711         return ret;
1712 }
1713
1714 #ifdef CONFIG_SMP
1715 void sched_ttwu_pending(void)
1716 {
1717         struct rq *rq = this_rq();
1718         struct llist_node *llist = llist_del_all(&rq->wake_list);
1719         struct task_struct *p;
1720         unsigned long flags;
1721         struct rq_flags rf;
1722
1723         if (!llist)
1724                 return;
1725
1726         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
1727         rq_pin_lock(rq, &rf);
1728
1729         while (llist) {
1730                 int wake_flags = 0;
1731
1732                 p = llist_entry(llist, struct task_struct, wake_entry);
1733                 llist = llist_next(llist);
1734
1735                 if (p->sched_remote_wakeup)
1736                         wake_flags = WF_MIGRATED;
1737
1738                 ttwu_do_activate(rq, p, wake_flags, &rf);
1739         }
1740
1741         rq_unpin_lock(rq, &rf);
1742         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
1743 }
1744
1745 void scheduler_ipi(void)
1746 {
1747         /*
1748          * Fold TIF_NEED_RESCHED into the preempt_count; anybody setting
1749          * TIF_NEED_RESCHED remotely (for the first time) will also send
1750          * this IPI.
1751          */
1752         preempt_fold_need_resched();
1753
1754         if (llist_empty(&this_rq()->wake_list) && !got_nohz_idle_kick())
1755                 return;
1756
1757         /*
1758          * Not all reschedule IPI handlers call irq_enter/irq_exit, since
1759          * traditionally all their work was done from the interrupt return
1760          * path. Now that we actually do some work, we need to make sure
1761          * we do call them.
1762          *
1763          * Some archs already do call them, luckily irq_enter/exit nest
1764          * properly.
1765          *
1766          * Arguably we should visit all archs and update all handlers,
1767          * however a fair share of IPIs are still resched only so this would
1768          * somewhat pessimize the simple resched case.
1769          */
1770         irq_enter();
1771         sched_ttwu_pending();
1772
1773         /*
1774          * Check if someone kicked us for doing the nohz idle load balance.
1775          */
1776         if (unlikely(got_nohz_idle_kick())) {
1777                 this_rq()->idle_balance = 1;
1778                 raise_softirq_irqoff(SCHED_SOFTIRQ);
1779         }
1780         irq_exit();
1781 }
1782
1783 static void ttwu_queue_remote(struct task_struct *p, int cpu, int wake_flags)
1784 {
1785         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1786
1787         p->sched_remote_wakeup = !!(wake_flags & WF_MIGRATED);
1788
1789         if (llist_add(&p->wake_entry, &cpu_rq(cpu)->wake_list)) {
1790                 if (!set_nr_if_polling(rq->idle))
1791                         smp_send_reschedule(cpu);
1792                 else
1793                         trace_sched_wake_idle_without_ipi(cpu);
1794         }
1795 }
1796
1797 void wake_up_if_idle(int cpu)
1798 {
1799         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1800         unsigned long flags;
1801
1802         rcu_read_lock();
1803
1804         if (!is_idle_task(rcu_dereference(rq->curr)))
1805                 goto out;
1806
1807         if (set_nr_if_polling(rq->idle)) {
1808                 trace_sched_wake_idle_without_ipi(cpu);
1809         } else {
1810                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
1811                 if (is_idle_task(rq->curr))
1812                         smp_send_reschedule(cpu);
1813                 /* Else CPU is not idle, do nothing here: */
1814                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
1815         }
1816
1817 out:
1818         rcu_read_unlock();
1819 }
1820
1821 bool cpus_share_cache(int this_cpu, int that_cpu)
1822 {
1823         return per_cpu(sd_llc_id, this_cpu) == per_cpu(sd_llc_id, that_cpu);
1824 }
1825 #endif /* CONFIG_SMP */
1826
1827 static void ttwu_queue(struct task_struct *p, int cpu, int wake_flags)
1828 {
1829         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1830         struct rq_flags rf;
1831
1832 #if defined(CONFIG_SMP)
1833         if (sched_feat(TTWU_QUEUE) && !cpus_share_cache(smp_processor_id(), cpu)) {
1834                 sched_clock_cpu(cpu); /* Sync clocks across CPUs */
1835                 ttwu_queue_remote(p, cpu, wake_flags);
1836                 return;
1837         }
1838 #endif
1839
1840         raw_spin_lock(&rq->lock);
1841         rq_pin_lock(rq, &rf);
1842         ttwu_do_activate(rq, p, wake_flags, &rf);
1843         rq_unpin_lock(rq, &rf);
1844         raw_spin_unlock(&rq->lock);
1845 }
1846
1847 /*
1848  * Notes on Program-Order guarantees on SMP systems.
1849  *
1850  *  MIGRATION
1851  *
1852  * The basic program-order guarantee on SMP systems is that when a task [t]
1853  * migrates, all its activity on its old CPU [c0] happens-before any subsequent
1854  * execution on its new CPU [c1].
1855  *
1856  * For migration (of runnable tasks) this is provided by the following means:
1857  *
1858  *  A) UNLOCK of the rq(c0)->lock scheduling out task t
1859  *  B) migration for t is required to synchronize *both* rq(c0)->lock and
1860  *     rq(c1)->lock (if not at the same time, then in that order).
1861  *  C) LOCK of the rq(c1)->lock scheduling in task
1862  *
1863  * Transitivity guarantees that B happens after A and C after B.
1864  * Note: we only require RCpc transitivity.
1865  * Note: the CPU doing B need not be c0 or c1
1866  *
1867  * Example:
1868  *
1869  *   CPU0            CPU1            CPU2
1870  *
1871  *   LOCK rq(0)->lock
1872  *   sched-out X
1873  *   sched-in Y
1874  *   UNLOCK rq(0)->lock
1875  *
1876  *                                   LOCK rq(0)->lock // orders against CPU0
1877  *                                   dequeue X
1878  *                                   UNLOCK rq(0)->lock
1879  *
1880  *                                   LOCK rq(1)->lock
1881  *                                   enqueue X
1882  *                                   UNLOCK rq(1)->lock
1883  *
1884  *                   LOCK rq(1)->lock // orders against CPU2
1885  *                   sched-out Z
1886  *                   sched-in X
1887  *                   UNLOCK rq(1)->lock
1888  *
1889  *
1890  *  BLOCKING -- aka. SLEEP + WAKEUP
1891  *
1892  * For blocking we (obviously) need to provide the same guarantee as for
1893  * migration. However the means are completely different as there is no lock
1894  * chain to provide order. Instead we do:
1895  *
1896  *   1) smp_store_release(X->on_cpu, 0)
1897  *   2) smp_cond_load_acquire(!X->on_cpu)
1898  *
1899  * Example:
1900  *
1901  *   CPU0 (schedule)  CPU1 (try_to_wake_up) CPU2 (schedule)
1902  *
1903  *   LOCK rq(0)->lock LOCK X->pi_lock
1904  *   dequeue X
1905  *   sched-out X
1906  *   smp_store_release(X->on_cpu, 0);
1907  *
1908  *                    smp_cond_load_acquire(&X->on_cpu, !VAL);
1909  *                    X->state = WAKING
1910  *                    set_task_cpu(X,2)
1911  *
1912  *                    LOCK rq(2)->lock
1913  *                    enqueue X
1914  *                    X->state = RUNNING
1915  *                    UNLOCK rq(2)->lock
1916  *
1917  *                                          LOCK rq(2)->lock // orders against CPU1
1918  *                                          sched-out Z
1919  *                                          sched-in X
1920  *                                          UNLOCK rq(2)->lock
1921  *
1922  *                    UNLOCK X->pi_lock
1923  *   UNLOCK rq(0)->lock
1924  *
1925  *
1926  * However; for wakeups there is a second guarantee we must provide, namely we
1927  * must observe the state that lead to our wakeup. That is, not only must our
1928  * task observe its own prior state, it must also observe the stores prior to
1929  * its wakeup.
1930  *
1931  * This means that any means of doing remote wakeups must order the CPU doing
1932  * the wakeup against the CPU the task is going to end up running on. This,
1933  * however, is already required for the regular Program-Order guarantee above,
1934  * since the waking CPU is the one issueing the ACQUIRE (smp_cond_load_acquire).
1935  *
1936  */
1937
1938 /**
1939  * try_to_wake_up - wake up a thread
1940  * @p: the thread to be awakened
1941  * @state: the mask of task states that can be woken
1942  * @wake_flags: wake modifier flags (WF_*)
1943  *
1944  * If (@state & @p->state) @p->state = TASK_RUNNING.
1945  *
1946  * If the task was not queued/runnable, also place it back on a runqueue.
1947  *
1948  * Atomic against schedule() which would dequeue a task, also see
1949  * set_current_state().
1950  *
1951  * Return: %true if @p->state changes (an actual wakeup was done),
1952  *         %false otherwise.
1953  */
1954 static int
1955 try_to_wake_up(struct task_struct *p, unsigned int state, int wake_flags)
1956 {
1957         unsigned long flags;
1958         int cpu, success = 0;
1959
1960         /*
1961          * If we are going to wake up a thread waiting for CONDITION we
1962          * need to ensure that CONDITION=1 done by the caller can not be
1963          * reordered with p->state check below. This pairs with mb() in
1964          * set_current_state() the waiting thread does.
1965          */
1966         smp_mb__before_spinlock();
1967         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, flags);
1968         if (!(p->state & state))
1969                 goto out;
1970
1971         trace_sched_waking(p);
1972
1973         /* We're going to change ->state: */
1974         success = 1;
1975         cpu = task_cpu(p);
1976
1977         /*
1978          * Ensure we load p->on_rq _after_ p->state, otherwise it would
1979          * be possible to, falsely, observe p->on_rq == 0 and get stuck
1980          * in smp_cond_load_acquire() below.
1981          *
1982          * sched_ttwu_pending()                 try_to_wake_up()
1983          *   [S] p->on_rq = 1;                  [L] P->state
1984          *       UNLOCK rq->lock  -----.
1985          *                              \
1986          *                               +---   RMB
1987          * schedule()                   /
1988          *       LOCK rq->lock    -----'
1989          *       UNLOCK rq->lock
1990          *
1991          * [task p]
1992          *   [S] p->state = UNINTERRUPTIBLE     [L] p->on_rq
1993          *
1994          * Pairs with the UNLOCK+LOCK on rq->lock from the
1995          * last wakeup of our task and the schedule that got our task
1996          * current.
1997          */
1998         smp_rmb();
1999         if (p->on_rq && ttwu_remote(p, wake_flags))
2000                 goto stat;
2001
2002 #ifdef CONFIG_SMP
2003         /*
2004          * Ensure we load p->on_cpu _after_ p->on_rq, otherwise it would be
2005          * possible to, falsely, observe p->on_cpu == 0.
2006          *
2007          * One must be running (->on_cpu == 1) in order to remove oneself
2008          * from the runqueue.
2009          *
2010          *  [S] ->on_cpu = 1;   [L] ->on_rq
2011          *      UNLOCK rq->lock
2012          *                      RMB
2013          *      LOCK   rq->lock
2014          *  [S] ->on_rq = 0;    [L] ->on_cpu
2015          *
2016          * Pairs with the full barrier implied in the UNLOCK+LOCK on rq->lock
2017          * from the consecutive calls to schedule(); the first switching to our
2018          * task, the second putting it to sleep.
2019          */
2020         smp_rmb();
2021
2022         /*
2023          * If the owning (remote) CPU is still in the middle of schedule() with
2024          * this task as prev, wait until its done referencing the task.
2025          *
2026          * Pairs with the smp_store_release() in finish_lock_switch().
2027          *
2028          * This ensures that tasks getting woken will be fully ordered against
2029          * their previous state and preserve Program Order.
2030          */
2031         smp_cond_load_acquire(&p->on_cpu, !VAL);
2032
2033         p->sched_contributes_to_load = !!task_contributes_to_load(p);
2034         p->state = TASK_WAKING;
2035
2036         if (p->in_iowait) {
2037                 delayacct_blkio_end();
2038                 atomic_dec(&task_rq(p)->nr_iowait);
2039         }
2040
2041         cpu = select_task_rq(p, p->wake_cpu, SD_BALANCE_WAKE, wake_flags);
2042         if (task_cpu(p) != cpu) {
2043                 wake_flags |= WF_MIGRATED;
2044                 set_task_cpu(p, cpu);
2045         }
2046
2047 #else /* CONFIG_SMP */
2048
2049         if (p->in_iowait) {
2050                 delayacct_blkio_end();
2051                 atomic_dec(&task_rq(p)->nr_iowait);
2052         }
2053
2054 #endif /* CONFIG_SMP */
2055
2056         ttwu_queue(p, cpu, wake_flags);
2057 stat:
2058         ttwu_stat(p, cpu, wake_flags);
2059 out:
2060         raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, flags);
2061
2062         return success;
2063 }
2064
2065 /**
2066  * try_to_wake_up_local - try to wake up a local task with rq lock held
2067  * @p: the thread to be awakened
2068  * @cookie: context's cookie for pinning
2069  *
2070  * Put @p on the run-queue if it's not already there. The caller must
2071  * ensure that this_rq() is locked, @p is bound to this_rq() and not
2072  * the current task.
2073  */
2074 static void try_to_wake_up_local(struct task_struct *p, struct rq_flags *rf)
2075 {
2076         struct rq *rq = task_rq(p);
2077
2078         if (WARN_ON_ONCE(rq != this_rq()) ||
2079             WARN_ON_ONCE(p == current))
2080                 return;
2081
2082         lockdep_assert_held(&rq->lock);
2083
2084         if (!raw_spin_trylock(&p->pi_lock)) {
2085                 /*
2086                  * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being
2087                  * picked for load-balance and preemption/IRQs are still
2088                  * disabled avoiding further scheduler activity on it and we've
2089                  * not yet picked a replacement task.
2090                  */
2091                 rq_unpin_lock(rq, rf);
2092                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
2093                 raw_spin_lock(&p->pi_lock);
2094                 raw_spin_lock(&rq->lock);
2095                 rq_repin_lock(rq, rf);
2096         }
2097
2098         if (!(p->state & TASK_NORMAL))
2099                 goto out;
2100
2101         trace_sched_waking(p);
2102
2103         if (!task_on_rq_queued(p)) {
2104                 if (p->in_iowait) {
2105                         delayacct_blkio_end();
2106                         atomic_dec(&rq->nr_iowait);
2107                 }
2108                 ttwu_activate(rq, p, ENQUEUE_WAKEUP);
2109         }
2110
2111         ttwu_do_wakeup(rq, p, 0, rf);
2112         ttwu_stat(p, smp_processor_id(), 0);
2113 out:
2114         raw_spin_unlock(&p->pi_lock);
2115 }
2116
2117 /**
2118  * wake_up_process - Wake up a specific process
2119  * @p: The process to be woken up.
2120  *
2121  * Attempt to wake up the nominated process and move it to the set of runnable
2122  * processes.
2123  *
2124  * Return: 1 if the process was woken up, 0 if it was already running.
2125  *
2126  * It may be assumed that this function implies a write memory barrier before
2127  * changing the task state if and only if any tasks are woken up.
2128  */
2129 int wake_up_process(struct task_struct *p)
2130 {
2131         return try_to_wake_up(p, TASK_NORMAL, 0);
2132 }
2133 EXPORT_SYMBOL(wake_up_process);
2134
2135 int wake_up_state(struct task_struct *p, unsigned int state)
2136 {
2137         return try_to_wake_up(p, state, 0);
2138 }
2139
2140 /*
2141  * This function clears the sched_dl_entity static params.
2142  */
2143 void __dl_clear_params(struct task_struct *p)
2144 {
2145         struct sched_dl_entity *dl_se = &p->dl;
2146
2147         dl_se->dl_runtime = 0;
2148         dl_se->dl_deadline = 0;
2149         dl_se->dl_period = 0;
2150         dl_se->flags = 0;
2151         dl_se->dl_bw = 0;
2152
2153         dl_se->dl_throttled = 0;
2154         dl_se->dl_yielded = 0;
2155 }
2156
2157 /*
2158  * Perform scheduler related setup for a newly forked process p.
2159  * p is forked by current.
2160  *
2161  * __sched_fork() is basic setup used by init_idle() too:
2162  */
2163 static void __sched_fork(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2164 {
2165         p->on_rq                        = 0;
2166
2167         p->se.on_rq                     = 0;
2168         p->se.exec_start                = 0;
2169         p->se.sum_exec_runtime          = 0;
2170         p->se.prev_sum_exec_runtime     = 0;
2171         p->se.nr_migrations             = 0;
2172         p->se.vruntime                  = 0;
2173         INIT_LIST_HEAD(&p->se.group_node);
2174
2175 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2176         p->se.cfs_rq                    = NULL;
2177 #endif
2178
2179 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2180         /* Even if schedstat is disabled, there should not be garbage */
2181         memset(&p->se.statistics, 0, sizeof(p->se.statistics));
2182 #endif
2183
2184         RB_CLEAR_NODE(&p->dl.rb_node);
2185         init_dl_task_timer(&p->dl);
2186         __dl_clear_params(p);
2187
2188         INIT_LIST_HEAD(&p->rt.run_list);
2189         p->rt.timeout           = 0;
2190         p->rt.time_slice        = sched_rr_timeslice;
2191         p->rt.on_rq             = 0;
2192         p->rt.on_list           = 0;
2193
2194 #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
2195         INIT_HLIST_HEAD(&p->preempt_notifiers);
2196 #endif
2197
2198 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2199         if (p->mm && atomic_read(&p->mm->mm_users) == 1) {
2200                 p->mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2201                 p->mm->numa_scan_seq = 0;
2202         }
2203
2204         if (clone_flags & CLONE_VM)
2205                 p->numa_preferred_nid = current->numa_preferred_nid;
2206         else
2207                 p->numa_preferred_nid = -1;
2208
2209         p->node_stamp = 0ULL;
2210         p->numa_scan_seq = p->mm ? p->mm->numa_scan_seq : 0;
2211         p->numa_scan_period = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2212         p->numa_work.next = &p->numa_work;
2213         p->numa_faults = NULL;
2214         p->last_task_numa_placement = 0;
2215         p->last_sum_exec_runtime = 0;
2216
2217         p->numa_group = NULL;
2218 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2219 }
2220
2221 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_numa_balancing);
2222
2223 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
2224
2225 void set_numabalancing_state(bool enabled)
2226 {
2227         if (enabled)
2228                 static_branch_enable(&sched_numa_balancing);
2229         else
2230                 static_branch_disable(&sched_numa_balancing);
2231 }
2232
2233 #ifdef CONFIG_PROC_SYSCTL
2234 int sysctl_numa_balancing(struct ctl_table *table, int write,
2235                          void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
2236 {
2237         struct ctl_table t;
2238         int err;
2239         int state = static_branch_likely(&sched_numa_balancing);
2240
2241         if (write && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
2242                 return -EPERM;
2243
2244         t = *table;
2245         t.data = &state;
2246         err = proc_dointvec_minmax(&t, write, buffer, lenp, ppos);
2247         if (err < 0)
2248                 return err;
2249         if (write)
2250                 set_numabalancing_state(state);
2251         return err;
2252 }
2253 #endif
2254 #endif
2255
2256 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2257
2258 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_schedstats);
2259 static bool __initdata __sched_schedstats = false;
2260
2261 static void set_schedstats(bool enabled)
2262 {
2263         if (enabled)
2264                 static_branch_enable(&sched_schedstats);
2265         else
2266                 static_branch_disable(&sched_schedstats);
2267 }
2268
2269 void force_schedstat_enabled(void)
2270 {
2271         if (!schedstat_enabled()) {
2272                 pr_info("kernel profiling enabled schedstats, disable via kernel.sched_schedstats.\n");
2273                 static_branch_enable(&sched_schedstats);
2274         }
2275 }
2276
2277 static int __init setup_schedstats(char *str)
2278 {
2279         int ret = 0;
2280         if (!str)
2281                 goto out;
2282
2283         /*
2284          * This code is called before jump labels have been set up, so we can't
2285          * change the static branch directly just yet.  Instead set a temporary
2286          * variable so init_schedstats() can do it later.
2287          */
2288         if (!strcmp(str, "enable")) {
2289                 __sched_schedstats = true;
2290                 ret = 1;
2291         } else if (!strcmp(str, "disable")) {
2292                 __sched_schedstats = false;
2293                 ret = 1;
2294         }
2295 out:
2296         if (!ret)
2297                 pr_warn("Unable to parse schedstats=\n");
2298
2299         return ret;
2300 }
2301 __setup("schedstats=", setup_schedstats);
2302
2303 static void __init init_schedstats(void)
2304 {
2305         set_schedstats(__sched_schedstats);
2306 }
2307
2308 #ifdef CONFIG_PROC_SYSCTL
2309 int sysctl_schedstats(struct ctl_table *table, int write,
2310                          void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
2311 {
2312         struct ctl_table t;
2313         int err;
2314         int state = static_branch_likely(&sched_schedstats);
2315
2316         if (write && !capable(CAP_SYS_ADMIN))
2317                 return -EPERM;
2318
2319         t = *table;
2320         t.data = &state;
2321         err = proc_dointvec_minmax(&t, write, buffer, lenp, ppos);
2322         if (err < 0)
2323                 return err;
2324         if (write)
2325                 set_schedstats(state);
2326         return err;
2327 }
2328 #endif /* CONFIG_PROC_SYSCTL */
2329 #else  /* !CONFIG_SCHEDSTATS */
2330 static inline void init_schedstats(void) {}
2331 #endif /* CONFIG_SCHEDSTATS */
2332
2333 /*
2334  * fork()/clone()-time setup:
2335  */
2336 int sched_fork(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2337 {
2338         unsigned long flags;
2339         int cpu = get_cpu();
2340
2341         __sched_fork(clone_flags, p);
2342         /*
2343          * We mark the process as NEW here. This guarantees that
2344          * nobody will actually run it, and a signal or other external
2345          * event cannot wake it up and insert it on the runqueue either.
2346          */
2347         p->state = TASK_NEW;
2348
2349         /*
2350          * Make sure we do not leak PI boosting priority to the child.
2351          */
2352         p->prio = current->normal_prio;
2353
2354         /*
2355          * Revert to default priority/policy on fork if requested.
2356          */
2357         if (unlikely(p->sched_reset_on_fork)) {
2358                 if (task_has_dl_policy(p) || task_has_rt_policy(p)) {
2359                         p->policy = SCHED_NORMAL;
2360                         p->static_prio = NICE_TO_PRIO(0);
2361                         p->rt_priority = 0;
2362                 } else if (PRIO_TO_NICE(p->static_prio) < 0)
2363                         p->static_prio = NICE_TO_PRIO(0);
2364
2365                 p->prio = p->normal_prio = __normal_prio(p);
2366                 set_load_weight(p);
2367
2368                 /*
2369                  * We don't need the reset flag anymore after the fork. It has
2370                  * fulfilled its duty:
2371                  */
2372                 p->sched_reset_on_fork = 0;
2373         }
2374
2375         if (dl_prio(p->prio)) {
2376                 put_cpu();
2377                 return -EAGAIN;
2378         } else if (rt_prio(p->prio)) {
2379                 p->sched_class = &rt_sched_class;
2380         } else {
2381                 p->sched_class = &fair_sched_class;
2382         }
2383
2384         init_entity_runnable_average(&p->se);
2385
2386         /*
2387          * The child is not yet in the pid-hash so no cgroup attach races,
2388          * and the cgroup is pinned to this child due to cgroup_fork()
2389          * is ran before sched_fork().
2390          *
2391          * Silence PROVE_RCU.
2392          */
2393         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, flags);
2394         /*
2395          * We're setting the CPU for the first time, we don't migrate,
2396          * so use __set_task_cpu().
2397          */
2398         __set_task_cpu(p, cpu);
2399         if (p->sched_class->task_fork)
2400                 p->sched_class->task_fork(p);
2401         raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, flags);
2402
2403 #ifdef CONFIG_SCHED_INFO
2404         if (likely(sched_info_on()))
2405                 memset(&p->sched_info, 0, sizeof(p->sched_info));
2406 #endif
2407 #if defined(CONFIG_SMP)
2408         p->on_cpu = 0;
2409 #endif
2410         init_task_preempt_count(p);
2411 #ifdef CONFIG_SMP
2412         plist_node_init(&p->pushable_tasks, MAX_PRIO);
2413         RB_CLEAR_NODE(&p->pushable_dl_tasks);
2414 #endif
2415
2416         put_cpu();
2417         return 0;
2418 }
2419
2420 unsigned long to_ratio(u64 period, u64 runtime)
2421 {
2422         if (runtime == RUNTIME_INF)
2423                 return 1ULL << 20;
2424
2425         /*
2426          * Doing this here saves a lot of checks in all
2427          * the calling paths, and returning zero seems
2428          * safe for them anyway.
2429          */
2430         if (period == 0)
2431                 return 0;
2432
2433         return div64_u64(runtime << 20, period);
2434 }
2435
2436 #ifdef CONFIG_SMP
2437 inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
2438 {
2439         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
2440                          "sched RCU must be held");
2441         return &cpu_rq(i)->rd->dl_bw;
2442 }
2443
2444 static inline int dl_bw_cpus(int i)
2445 {
2446         struct root_domain *rd = cpu_rq(i)->rd;
2447         int cpus = 0;
2448
2449         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_read_lock_sched_held(),
2450                          "sched RCU must be held");
2451         for_each_cpu_and(i, rd->span, cpu_active_mask)
2452                 cpus++;
2453
2454         return cpus;
2455 }
2456 #else
2457 inline struct dl_bw *dl_bw_of(int i)
2458 {
2459         return &cpu_rq(i)->dl.dl_bw;
2460 }
2461
2462 static inline int dl_bw_cpus(int i)
2463 {
2464         return 1;
2465 }
2466 #endif
2467
2468 /*
2469  * We must be sure that accepting a new task (or allowing changing the
2470  * parameters of an existing one) is consistent with the bandwidth
2471  * constraints. If yes, this function also accordingly updates the currently
2472  * allocated bandwidth to reflect the new situation.
2473  *
2474  * This function is called while holding p's rq->lock.
2475  *
2476  * XXX we should delay bw change until the task's 0-lag point, see
2477  * __setparam_dl().
2478  */
2479 static int dl_overflow(struct task_struct *p, int policy,
2480                        const struct sched_attr *attr)
2481 {
2482
2483         struct dl_bw *dl_b = dl_bw_of(task_cpu(p));
2484         u64 period = attr->sched_period ?: attr->sched_deadline;
2485         u64 runtime = attr->sched_runtime;
2486         u64 new_bw = dl_policy(policy) ? to_ratio(period, runtime) : 0;
2487         int cpus, err = -1;
2488
2489         /* !deadline task may carry old deadline bandwidth */
2490         if (new_bw == p->dl.dl_bw && task_has_dl_policy(p))
2491                 return 0;
2492
2493         /*
2494          * Either if a task, enters, leave, or stays -deadline but changes
2495          * its parameters, we may need to update accordingly the total
2496          * allocated bandwidth of the container.
2497          */
2498         raw_spin_lock(&dl_b->lock);
2499         cpus = dl_bw_cpus(task_cpu(p));
2500         if (dl_policy(policy) && !task_has_dl_policy(p) &&
2501             !__dl_overflow(dl_b, cpus, 0, new_bw)) {
2502                 __dl_add(dl_b, new_bw);
2503                 err = 0;
2504         } else if (dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p) &&
2505                    !__dl_overflow(dl_b, cpus, p->dl.dl_bw, new_bw)) {
2506                 __dl_clear(dl_b, p->dl.dl_bw);
2507                 __dl_add(dl_b, new_bw);
2508                 err = 0;
2509         } else if (!dl_policy(policy) && task_has_dl_policy(p)) {
2510                 __dl_clear(dl_b, p->dl.dl_bw);
2511                 err = 0;
2512         }
2513         raw_spin_unlock(&dl_b->lock);
2514
2515         return err;
2516 }
2517
2518 extern void init_dl_bw(struct dl_bw *dl_b);
2519
2520 /*
2521  * wake_up_new_task - wake up a newly created task for the first time.
2522  *
2523  * This function will do some initial scheduler statistics housekeeping
2524  * that must be done for every newly created context, then puts the task
2525  * on the runqueue and wakes it.
2526  */
2527 void wake_up_new_task(struct task_struct *p)
2528 {
2529         struct rq_flags rf;
2530         struct rq *rq;
2531
2532         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, rf.flags);
2533         p->state = TASK_RUNNING;
2534 #ifdef CONFIG_SMP
2535         /*
2536          * Fork balancing, do it here and not earlier because:
2537          *  - cpus_allowed can change in the fork path
2538          *  - any previously selected CPU might disappear through hotplug
2539          *
2540          * Use __set_task_cpu() to avoid calling sched_class::migrate_task_rq,
2541          * as we're not fully set-up yet.
2542          */
2543         __set_task_cpu(p, select_task_rq(p, task_cpu(p), SD_BALANCE_FORK, 0));
2544 #endif
2545         rq = __task_rq_lock(p, &rf);
2546         update_rq_clock(rq);
2547         post_init_entity_util_avg(&p->se);
2548
2549         activate_task(rq, p, 0);
2550         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
2551         trace_sched_wakeup_new(p);
2552         check_preempt_curr(rq, p, WF_FORK);
2553 #ifdef CONFIG_SMP
2554         if (p->sched_class->task_woken) {
2555                 /*
2556                  * Nothing relies on rq->lock after this, so its fine to
2557                  * drop it.
2558                  */
2559                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
2560                 p->sched_class->task_woken(rq, p);
2561                 rq_repin_lock(rq, &rf);
2562         }
2563 #endif
2564         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
2565 }
2566
2567 #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
2568
2569 static struct static_key preempt_notifier_key = STATIC_KEY_INIT_FALSE;
2570
2571 void preempt_notifier_inc(void)
2572 {
2573         static_key_slow_inc(&preempt_notifier_key);
2574 }
2575 EXPORT_SYMBOL_GPL(preempt_notifier_inc);
2576
2577 void preempt_notifier_dec(void)
2578 {
2579         static_key_slow_dec(&preempt_notifier_key);
2580 }
2581 EXPORT_SYMBOL_GPL(preempt_notifier_dec);
2582
2583 /**
2584  * preempt_notifier_register - tell me when current is being preempted & rescheduled
2585  * @notifier: notifier struct to register
2586  */
2587 void preempt_notifier_register(struct preempt_notifier *notifier)
2588 {
2589         if (!static_key_false(&preempt_notifier_key))
2590                 WARN(1, "registering preempt_notifier while notifiers disabled\n");
2591
2592         hlist_add_head(&notifier->link, &current->preempt_notifiers);
2593 }
2594 EXPORT_SYMBOL_GPL(preempt_notifier_register);
2595
2596 /**
2597  * preempt_notifier_unregister - no longer interested in preemption notifications
2598  * @notifier: notifier struct to unregister
2599  *
2600  * This is *not* safe to call from within a preemption notifier.
2601  */
2602 void preempt_notifier_unregister(struct preempt_notifier *notifier)
2603 {
2604         hlist_del(&notifier->link);
2605 }
2606 EXPORT_SYMBOL_GPL(preempt_notifier_unregister);
2607
2608 static void __fire_sched_in_preempt_notifiers(struct task_struct *curr)
2609 {
2610         struct preempt_notifier *notifier;
2611
2612         hlist_for_each_entry(notifier, &curr->preempt_notifiers, link)
2613                 notifier->ops->sched_in(notifier, raw_smp_processor_id());
2614 }
2615
2616 static __always_inline void fire_sched_in_preempt_notifiers(struct task_struct *curr)
2617 {
2618         if (static_key_false(&preempt_notifier_key))
2619                 __fire_sched_in_preempt_notifiers(curr);
2620 }
2621
2622 static void
2623 __fire_sched_out_preempt_notifiers(struct task_struct *curr,
2624                                    struct task_struct *next)
2625 {
2626         struct preempt_notifier *notifier;
2627
2628         hlist_for_each_entry(notifier, &curr->preempt_notifiers, link)
2629                 notifier->ops->sched_out(notifier, next);
2630 }
2631
2632 static __always_inline void
2633 fire_sched_out_preempt_notifiers(struct task_struct *curr,
2634                                  struct task_struct *next)
2635 {
2636         if (static_key_false(&preempt_notifier_key))
2637                 __fire_sched_out_preempt_notifiers(curr, next);
2638 }
2639
2640 #else /* !CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS */
2641
2642 static inline void fire_sched_in_preempt_notifiers(struct task_struct *curr)
2643 {
2644 }
2645
2646 static inline void
2647 fire_sched_out_preempt_notifiers(struct task_struct *curr,
2648                                  struct task_struct *next)
2649 {
2650 }
2651
2652 #endif /* CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS */
2653
2654 /**
2655  * prepare_task_switch - prepare to switch tasks
2656  * @rq: the runqueue preparing to switch
2657  * @prev: the current task that is being switched out
2658  * @next: the task we are going to switch to.
2659  *
2660  * This is called with the rq lock held and interrupts off. It must
2661  * be paired with a subsequent finish_task_switch after the context
2662  * switch.
2663  *
2664  * prepare_task_switch sets up locking and calls architecture specific
2665  * hooks.
2666  */
2667 static inline void
2668 prepare_task_switch(struct rq *rq, struct task_struct *prev,
2669                     struct task_struct *next)
2670 {
2671         sched_info_switch(rq, prev, next);
2672         perf_event_task_sched_out(prev, next);
2673         fire_sched_out_preempt_notifiers(prev, next);
2674         prepare_lock_switch(rq, next);
2675         prepare_arch_switch(next);
2676 }
2677
2678 /**
2679  * finish_task_switch - clean up after a task-switch
2680  * @prev: the thread we just switched away from.
2681  *
2682  * finish_task_switch must be called after the context switch, paired
2683  * with a prepare_task_switch call before the context switch.
2684  * finish_task_switch will reconcile locking set up by prepare_task_switch,
2685  * and do any other architecture-specific cleanup actions.
2686  *
2687  * Note that we may have delayed dropping an mm in context_switch(). If
2688  * so, we finish that here outside of the runqueue lock. (Doing it
2689  * with the lock held can cause deadlocks; see schedule() for
2690  * details.)
2691  *
2692  * The context switch have flipped the stack from under us and restored the
2693  * local variables which were saved when this task called schedule() in the
2694  * past. prev == current is still correct but we need to recalculate this_rq
2695  * because prev may have moved to another CPU.
2696  */
2697 static struct rq *finish_task_switch(struct task_struct *prev)
2698         __releases(rq->lock)
2699 {
2700         struct rq *rq = this_rq();
2701         struct mm_struct *mm = rq->prev_mm;
2702         long prev_state;
2703
2704         /*
2705          * The previous task will have left us with a preempt_count of 2
2706          * because it left us after:
2707          *
2708          *      schedule()
2709          *        preempt_disable();                    // 1
2710          *        __schedule()
2711          *          raw_spin_lock_irq(&rq->lock)        // 2
2712          *
2713          * Also, see FORK_PREEMPT_COUNT.
2714          */
2715         if (WARN_ONCE(preempt_count() != 2*PREEMPT_DISABLE_OFFSET,
2716                       "corrupted preempt_count: %s/%d/0x%x\n",
2717                       current->comm, current->pid, preempt_count()))
2718                 preempt_count_set(FORK_PREEMPT_COUNT);
2719
2720         rq->prev_mm = NULL;
2721
2722         /*
2723          * A task struct has one reference for the use as "current".
2724          * If a task dies, then it sets TASK_DEAD in tsk->state and calls
2725          * schedule one last time. The schedule call will never return, and
2726          * the scheduled task must drop that reference.
2727          *
2728          * We must observe prev->state before clearing prev->on_cpu (in
2729          * finish_lock_switch), otherwise a concurrent wakeup can get prev
2730          * running on another CPU and we could rave with its RUNNING -> DEAD
2731          * transition, resulting in a double drop.
2732          */
2733         prev_state = prev->state;
2734         vtime_task_switch(prev);
2735         perf_event_task_sched_in(prev, current);
2736         finish_lock_switch(rq, prev);
2737         finish_arch_post_lock_switch();
2738
2739         fire_sched_in_preempt_notifiers(current);
2740         if (mm)
2741                 mmdrop(mm);
2742         if (unlikely(prev_state == TASK_DEAD)) {
2743                 if (prev->sched_class->task_dead)
2744                         prev->sched_class->task_dead(prev);
2745
2746                 /*
2747                  * Remove function-return probe instances associated with this
2748                  * task and put them back on the free list.
2749                  */
2750                 kprobe_flush_task(prev);
2751
2752                 /* Task is done with its stack. */
2753                 put_task_stack(prev);
2754
2755                 put_task_struct(prev);
2756         }
2757
2758         tick_nohz_task_switch();
2759         return rq;
2760 }
2761
2762 #ifdef CONFIG_SMP
2763
2764 /* rq->lock is NOT held, but preemption is disabled */
2765 static void __balance_callback(struct rq *rq)
2766 {
2767         struct callback_head *head, *next;
2768         void (*func)(struct rq *rq);
2769         unsigned long flags;
2770
2771         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
2772         head = rq->balance_callback;
2773         rq->balance_callback = NULL;
2774         while (head) {
2775                 func = (void (*)(struct rq *))head->func;
2776                 next = head->next;
2777                 head->next = NULL;
2778                 head = next;
2779
2780                 func(rq);
2781         }
2782         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
2783 }
2784
2785 static inline void balance_callback(struct rq *rq)
2786 {
2787         if (unlikely(rq->balance_callback))
2788                 __balance_callback(rq);
2789 }
2790
2791 #else
2792
2793 static inline void balance_callback(struct rq *rq)
2794 {
2795 }
2796
2797 #endif
2798
2799 /**
2800  * schedule_tail - first thing a freshly forked thread must call.
2801  * @prev: the thread we just switched away from.
2802  */
2803 asmlinkage __visible void schedule_tail(struct task_struct *prev)
2804         __releases(rq->lock)
2805 {
2806         struct rq *rq;
2807
2808         /*
2809          * New tasks start with FORK_PREEMPT_COUNT, see there and
2810          * finish_task_switch() for details.
2811          *
2812          * finish_task_switch() will drop rq->lock() and lower preempt_count
2813          * and the preempt_enable() will end up enabling preemption (on
2814          * PREEMPT_COUNT kernels).
2815          */
2816
2817         rq = finish_task_switch(prev);
2818         balance_callback(rq);
2819         preempt_enable();
2820
2821         if (current->set_child_tid)
2822                 put_user(task_pid_vnr(current), current->set_child_tid);
2823 }
2824
2825 /*
2826  * context_switch - switch to the new MM and the new thread's register state.
2827  */
2828 static __always_inline struct rq *
2829 context_switch(struct rq *rq, struct task_struct *prev,
2830                struct task_struct *next, struct rq_flags *rf)
2831 {
2832         struct mm_struct *mm, *oldmm;
2833
2834         prepare_task_switch(rq, prev, next);
2835
2836         mm = next->mm;
2837         oldmm = prev->active_mm;
2838         /*
2839          * For paravirt, this is coupled with an exit in switch_to to
2840          * combine the page table reload and the switch backend into
2841          * one hypercall.
2842          */
2843         arch_start_context_switch(prev);
2844
2845         if (!mm) {
2846                 next->active_mm = oldmm;
2847                 atomic_inc(&oldmm->mm_count);
2848                 enter_lazy_tlb(oldmm, next);
2849         } else
2850                 switch_mm_irqs_off(oldmm, mm, next);
2851
2852         if (!prev->mm) {
2853                 prev->active_mm = NULL;
2854                 rq->prev_mm = oldmm;
2855         }
2856
2857         rq->clock_update_flags &= ~(RQCF_ACT_SKIP|RQCF_REQ_SKIP);
2858
2859         /*
2860          * Since the runqueue lock will be released by the next
2861          * task (which is an invalid locking op but in the case
2862          * of the scheduler it's an obvious special-case), so we
2863          * do an early lockdep release here:
2864          */
2865         rq_unpin_lock(rq, rf);
2866         spin_release(&rq->lock.dep_map, 1, _THIS_IP_);
2867
2868         /* Here we just switch the register state and the stack. */
2869         switch_to(prev, next, prev);
2870         barrier();
2871
2872         return finish_task_switch(prev);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * nr_running and nr_context_switches:
2877  *
2878  * externally visible scheduler statistics: current number of runnable
2879  * threads, total number of context switches performed since bootup.
2880  */
2881 unsigned long nr_running(void)
2882 {
2883         unsigned long i, sum = 0;
2884
2885         for_each_online_cpu(i)
2886                 sum += cpu_rq(i)->nr_running;
2887
2888         return sum;
2889 }
2890
2891 /*
2892  * Check if only the current task is running on the CPU.
2893  *
2894  * Caution: this function does not check that the caller has disabled
2895  * preemption, thus the result might have a time-of-check-to-time-of-use
2896  * race.  The caller is responsible to use it correctly, for example:
2897  *
2898  * - from a non-preemptable section (of course)
2899  *
2900  * - from a thread that is bound to a single CPU
2901  *
2902  * - in a loop with very short iterations (e.g. a polling loop)
2903  */
2904 bool single_task_running(void)
2905 {
2906         return raw_rq()->nr_running == 1;
2907 }
2908 EXPORT_SYMBOL(single_task_running);
2909
2910 unsigned long long nr_context_switches(void)
2911 {
2912         int i;
2913         unsigned long long sum = 0;
2914
2915         for_each_possible_cpu(i)
2916                 sum += cpu_rq(i)->nr_switches;
2917
2918         return sum;
2919 }
2920
2921 /*
2922  * IO-wait accounting, and how its mostly bollocks (on SMP).
2923  *
2924  * The idea behind IO-wait account is to account the idle time that we could
2925  * have spend running if it were not for IO. That is, if we were to improve the
2926  * storage performance, we'd have a proportional reduction in IO-wait time.
2927  *
2928  * This all works nicely on UP, where, when a task blocks on IO, we account
2929  * idle time as IO-wait, because if the storage were faster, it could've been
2930  * running and we'd not be idle.
2931  *
2932  * This has been extended to SMP, by doing the same for each CPU. This however
2933  * is broken.
2934  *
2935  * Imagine for instance the case where two tasks block on one CPU, only the one
2936  * CPU will have IO-wait accounted, while the other has regular idle. Even
2937  * though, if the storage were faster, both could've ran at the same time,
2938  * utilising both CPUs.
2939  *
2940  * This means, that when looking globally, the current IO-wait accounting on
2941  * SMP is a lower bound, by reason of under accounting.
2942  *
2943  * Worse, since the numbers are provided per CPU, they are sometimes
2944  * interpreted per CPU, and that is nonsensical. A blocked task isn't strictly
2945  * associated with any one particular CPU, it can wake to another CPU than it
2946  * blocked on. This means the per CPU IO-wait number is meaningless.
2947  *
2948  * Task CPU affinities can make all that even more 'interesting'.
2949  */
2950
2951 unsigned long nr_iowait(void)
2952 {
2953         unsigned long i, sum = 0;
2954
2955         for_each_possible_cpu(i)
2956                 sum += atomic_read(&cpu_rq(i)->nr_iowait);
2957
2958         return sum;
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Consumers of these two interfaces, like for example the cpufreq menu
2963  * governor are using nonsensical data. Boosting frequency for a CPU that has
2964  * IO-wait which might not even end up running the task when it does become
2965  * runnable.
2966  */
2967
2968 unsigned long nr_iowait_cpu(int cpu)
2969 {
2970         struct rq *this = cpu_rq(cpu);
2971         return atomic_read(&this->nr_iowait);
2972 }
2973
2974 void get_iowait_load(unsigned long *nr_waiters, unsigned long *load)
2975 {
2976         struct rq *rq = this_rq();
2977         *nr_waiters = atomic_read(&rq->nr_iowait);
2978         *load = rq->load.weight;
2979 }
2980
2981 #ifdef CONFIG_SMP
2982
2983 /*
2984  * sched_exec - execve() is a valuable balancing opportunity, because at
2985  * this point the task has the smallest effective memory and cache footprint.
2986  */
2987 void sched_exec(void)
2988 {
2989         struct task_struct *p = current;
2990         unsigned long flags;
2991         int dest_cpu;
2992
2993         raw_spin_lock_irqsave(&p->pi_lock, flags);
2994         dest_cpu = p->sched_class->select_task_rq(p, task_cpu(p), SD_BALANCE_EXEC, 0);
2995         if (dest_cpu == smp_processor_id())
2996                 goto unlock;
2997
2998         if (likely(cpu_active(dest_cpu))) {
2999                 struct migration_arg arg = { p, dest_cpu };
3000
3001                 raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, flags);
3002                 stop_one_cpu(task_cpu(p), migration_cpu_stop, &arg);
3003                 return;
3004         }
3005 unlock:
3006         raw_spin_unlock_irqrestore(&p->pi_lock, flags);
3007 }
3008
3009 #endif
3010
3011 DEFINE_PER_CPU(struct kernel_stat, kstat);
3012 DEFINE_PER_CPU(struct kernel_cpustat, kernel_cpustat);
3013
3014 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(kstat);
3015 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(kernel_cpustat);
3016
3017 /*
3018  * The function fair_sched_class.update_curr accesses the struct curr
3019  * and its field curr->exec_start; when called from task_sched_runtime(),
3020  * we observe a high rate of cache misses in practice.
3021  * Prefetching this data results in improved performance.
3022  */
3023 static inline void prefetch_curr_exec_start(struct task_struct *p)
3024 {
3025 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3026         struct sched_entity *curr = (&p->se)->cfs_rq->curr;
3027 #else
3028         struct sched_entity *curr = (&task_rq(p)->cfs)->curr;
3029 #endif
3030         prefetch(curr);
3031         prefetch(&curr->exec_start);
3032 }
3033
3034 /*
3035  * Return accounted runtime for the task.
3036  * In case the task is currently running, return the runtime plus current's
3037  * pending runtime that have not been accounted yet.
3038  */
3039 unsigned long long task_sched_runtime(struct task_struct *p)
3040 {
3041         struct rq_flags rf;
3042         struct rq *rq;
3043         u64 ns;
3044
3045 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(CONFIG_SMP)
3046         /*
3047          * 64-bit doesn't need locks to atomically read a 64bit value.
3048          * So we have a optimization chance when the task's delta_exec is 0.
3049          * Reading ->on_cpu is racy, but this is ok.
3050          *
3051          * If we race with it leaving CPU, we'll take a lock. So we're correct.
3052          * If we race with it entering CPU, unaccounted time is 0. This is
3053          * indistinguishable from the read occurring a few cycles earlier.
3054          * If we see ->on_cpu without ->on_rq, the task is leaving, and has
3055          * been accounted, so we're correct here as well.
3056          */
3057         if (!p->on_cpu || !task_on_rq_queued(p))
3058                 return p->se.sum_exec_runtime;
3059 #endif
3060
3061         rq = task_rq_lock(p, &rf);
3062         /*
3063          * Must be ->curr _and_ ->on_rq.  If dequeued, we would
3064          * project cycles that may never be accounted to this
3065          * thread, breaking clock_gettime().
3066          */
3067         if (task_current(rq, p) && task_on_rq_queued(p)) {
3068                 prefetch_curr_exec_start(p);
3069                 update_rq_clock(rq);
3070                 p->sched_class->update_curr(rq);
3071         }
3072         ns = p->se.sum_exec_runtime;
3073         task_rq_unlock(rq, p, &rf);
3074
3075         return ns;
3076 }
3077
3078 /*
3079  * This function gets called by the timer code, with HZ frequency.
3080  * We call it with interrupts disabled.
3081  */
3082 void scheduler_tick(void)
3083 {
3084         int cpu = smp_processor_id();
3085         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3086         struct task_struct *curr = rq->curr;
3087
3088         sched_clock_tick();
3089
3090         raw_spin_lock(&rq->lock);
3091         update_rq_clock(rq);
3092         curr->sched_class->task_tick(rq, curr, 0);
3093         cpu_load_update_active(rq);
3094         calc_global_load_tick(rq);
3095         raw_spin_unlock(&rq->lock);
3096
3097         perf_event_task_tick();
3098
3099 #ifdef CONFIG_SMP
3100         rq->idle_balance = idle_cpu(cpu);
3101         trigger_load_balance(rq);
3102 #endif
3103         rq_last_tick_reset(rq);
3104 }
3105
3106 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
3107 /**
3108  * scheduler_tick_max_deferment
3109  *
3110  * Keep at least one tick per second when a single
3111  * active task is running because the scheduler doesn't
3112  * yet completely support full dynticks environment.
3113  *
3114  * This makes sure that uptime, CFS vruntime, load
3115  * balancing, etc... continue to move forward, even
3116  * with a very low granularity.
3117  *
3118  * Return: Maximum deferment in nanoseconds.
3119  */
3120 u64 scheduler_tick_max_deferment(void)
3121 {
3122         struct rq *rq = this_rq();
3123         unsigned long next, now = READ_ONCE(jiffies);
3124
3125         next = rq->last_sched_tick + HZ;
3126
3127         if (time_before_eq(next, now))
3128                 return 0;
3129
3130         return jiffies_to_nsecs(next - now);
3131 }
3132 #endif
3133
3134 #if defined(CONFIG_PREEMPT) && (defined(CONFIG_DEBUG_PREEMPT) || \
3135                                 defined(CONFIG_PREEMPT_TRACER))
3136 /*
3137  * If the value passed in is equal to the current preempt count
3138  * then we just disabled preemption. Start timing the latency.
3139  */
3140 static inline void preempt_latency_start(int val)
3141 {
3142         if (preempt_count() == val) {
3143                 unsigned long ip = get_lock_parent_ip();
3144 #ifdef CONFIG_DEBUG_PREEMPT
3145                 current->preempt_disable_ip = ip;
3146 #endif
3147                 trace_preempt_off(CALLER_ADDR0, ip);
3148         }
3149 }
3150
3151 void preempt_count_add(int val)
3152 {
3153 #ifdef CONFIG_DEBUG_PREEMPT
3154         /*
3155          * Underflow?
3156          */
3157         if (DEBUG_LOCKS_WARN_ON((preempt_count() < 0)))
3158                 return;
3159 #endif
3160         __preempt_count_add(val);
3161 #ifdef CONFIG_DEBUG_PREEMPT
3162         /*
3163          * Spinlock count overflowing soon?
3164          */
3165         DEBUG_LOCKS_WARN_ON((preempt_count() & PREEMPT_MASK) >=
3166                                 PREEMPT_MASK - 10);
3167 #endif
3168         preempt_latency_start(val);
3169 }
3170 EXPORT_SYMBOL(preempt_count_add);
3171 NOKPROBE_SYMBOL(preempt_count_add);
3172
3173 /*
3174  * If the value passed in equals to the current preempt count
3175  * then we just enabled preemption. Stop timing the latency.
3176  */
3177 static inline void preempt_latency_stop(int val)
3178 {
3179         if (preempt_count() == val)
3180                 trace_preempt_on(CALLER_ADDR0, get_lock_parent_ip());
3181 }
3182
3183 void preempt_count_sub(int val)
3184 {
3185 #ifdef CONFIG_DEBUG_PREEMPT
3186         /*
3187          * Underflow?
3188          */
3189         if (DEBUG_LOCKS_WARN_ON(val > preempt_count()))
3190                 return;
3191         /*
3192          * Is the spinlock portion underflowing?
3193          */
3194         if (DEBUG_LOCKS_WARN_ON((val < PREEMPT_MASK) &&
3195                         !(preempt_count() & PREEMPT_MASK)))
3196                 return;
3197 #endif
3198
3199         preempt_latency_stop(val);
3200         __preempt_count_sub(val);
3201 }
3202 EXPORT_SYMBOL(preempt_count_sub);
3203 NOKPROBE_SYMBOL(preempt_count_sub);
3204
3205 #else
3206 static inline void preempt_latency_start(int val) { }
3207 static inline void preempt_latency_stop(int val) { }
3208 #endif
3209
3210 /*
3211  * Print scheduling while atomic bug:
3212  */
3213 static noinline void __schedule_bug(struct task_struct *prev)
3214 {
3215         /* Save this before calling printk(), since that will clobber it */
3216         unsigned long preempt_disable_ip = get_preempt_disable_ip(current);
3217
3218         if (oops_in_progress)
3219                 return;
3220
3221         printk(KERN_ERR "BUG: scheduling while atomic: %s/%d/0x%08x\n",
3222                 prev->comm, prev->pid, preempt_count());
3223
3224         debug_show_held_locks(prev);
3225         print_modules();
3226         if (irqs_disabled())
3227                 print_irqtrace_events(prev);
3228         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PREEMPT)
3229             && in_atomic_preempt_off()) {
3230                 pr_err("Preemption disabled at:");
3231                 print_ip_sym(preempt_disable_ip);
3232                 pr_cont("\n");
3233         }
3234         if (panic_on_warn)
3235                 panic("scheduling while atomic\n");
3236
3237         dump_stack();
3238         add_taint(TAINT_WARN, LOCKDEP_STILL_OK);
3239 }
3240
3241 /*
3242  * Various schedule()-time debugging checks and statistics:
3243  */
3244 static inline void schedule_debug(struct task_struct *prev)
3245 {
3246 #ifdef CONFIG_SCHED_STACK_END_CHECK
3247         if (task_stack_end_corrupted(prev))
3248                 panic("corrupted stack end detected inside scheduler\n");
3249 #endif
3250
3251         if (unlikely(in_atomic_preempt_off())) {
3252                 __schedule_bug(prev);
3253                 preempt_count_set(PREEMPT_DISABLED);
3254         }
3255         rcu_sleep_check();
3256
3257         profile_hit(SCHED_PROFILING, __builtin_return_address(0));
3258
3259         schedstat_inc(this_rq()->sched_count);
3260 }
3261
3262 /*
3263  * Pick up the highest-prio task:
3264  */
3265 static inline struct task_struct *
3266 pick_next_task(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
3267 {
3268         const struct sched_class *class;
3269         struct task_struct *p;
3270
3271         /*
3272          * Optimization: we know that if all tasks are in
3273          * the fair class we can call that function directly:
3274          */
3275         if (likely(rq->nr_running == rq->cfs.h_nr_running)) {
3276                 p = fair_sched_class.pick_next_task(rq, prev, rf);
3277                 if (unlikely(p == RETRY_TASK))
3278                         goto again;
3279
3280                 /* Assumes fair_sched_class->next == idle_sched_class */
3281                 if (unlikely(!p))
3282                         p = idle_sched_class.pick_next_task(rq, prev, rf);
3283
3284                 return p;
3285         }
3286
3287 again:
3288         for_each_class(class) {
3289                 p = class->pick_next_task(rq, prev, rf);
3290                 if (p) {
3291                         if (unlikely(p == RETRY_TASK))
3292                                 goto again;
3293                         return p;
3294                 }
3295         }
3296
3297         /* The idle class should always have a runnable task: */
3298         BUG();
3299 }
3300
3301 /*
3302  * __schedule() is the main scheduler function.
3303  *
3304  * The main means of driving the scheduler and thus entering this function are:
3305  *
3306  *   1. Explicit blocking: mutex, semaphore, waitqueue, etc.
3307  *
3308  *   2. TIF_NEED_RESCHED flag is checked on interrupt and userspace return
3309  *      paths. For example, see arch/x86/entry_64.S.
3310  *
3311  *      To drive preemption between tasks, the scheduler sets the flag in timer
3312  *      interrupt handler scheduler_tick().
3313  *
3314  *   3. Wakeups don't really cause entry into schedule(). They add a
3315  *      task to the run-queue and that's it.
3316  *
3317  *      Now, if the new task added to the run-queue preempts the current
3318  *      task, then the wakeup sets TIF_NEED_RESCHED and schedule() gets
3319  *      called on the nearest possible occasion:
3320  *
3321  *       - If the kernel is preemptible (CONFIG_PREEMPT=y):
3322  *
3323  *         - in syscall or exception context, at the next outmost
3324  *           preempt_enable(). (this might be as soon as the wake_up()'s
3325  *           spin_unlock()!)
3326  *
3327  *         - in IRQ context, return from interrupt-handler to
3328  *           preemptible context
3329  *
3330  *       - If the kernel is not preemptible (CONFIG_PREEMPT is not set)
3331  *         then at the next:
3332  *
3333  *          - cond_resched() call
3334  *          - explicit schedule() call
3335  *          - return from syscall or exception to user-space
3336  *          - return from interrupt-handler to user-space
3337  *
3338  * WARNING: must be called with preemption disabled!
3339  */
3340 static void __sched notrace __schedule(bool preempt)
3341 {
3342         struct task_struct *prev, *next;
3343         unsigned long *switch_count;
3344         struct rq_flags rf;
3345         struct rq *rq;
3346         int cpu;
3347
3348         cpu = smp_processor_id();
3349         rq = cpu_rq(cpu);
3350         prev = rq->curr;
3351
3352         schedule_debug(prev);
3353
3354         if (sched_feat(HRTICK))
3355                 hrtick_clear(rq);
3356
3357         local_irq_disable();
3358         rcu_note_context_switch();
3359
3360         /*
3361          * Make sure that signal_pending_state()->signal_pending() below
3362          * can't be reordered with __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)
3363          * done by the caller to avoid the race with signal_wake_up().
3364          */
3365         smp_mb__before_spinlock();
3366         raw_spin_lock(&rq->lock);
3367         rq_pin_lock(rq, &rf);
3368
3369         /* Promote REQ to ACT */
3370         rq->clock_update_flags <<= 1;
3371
3372         switch_count = &prev->nivcsw;
3373         if (!preempt && prev->state) {
3374                 if (unlikely(signal_pending_state(prev->state, prev))) {
3375                         prev->state = TASK_RUNNING;
3376                 } else {
3377                         deactivate_task(rq, prev, DEQUEUE_SLEEP);
3378                         prev->on_rq = 0;
3379
3380                         if (prev->in_iowait) {
3381                                 atomic_inc(&rq->nr_iowait);
3382                                 delayacct_blkio_start();
3383                         }
3384
3385                         /*
3386                          * If a worker went to sleep, notify and ask workqueue
3387                          * whether it wants to wake up a task to maintain
3388                          * concurrency.
3389                          */
3390                         if (prev->flags & PF_WQ_WORKER) {
3391                                 struct task_struct *to_wakeup;
3392
3393                                 to_wakeup = wq_worker_sleeping(prev);
3394                                 if (to_wakeup)
3395                                         try_to_wake_up_local(to_wakeup, &rf);
3396                         }
3397                 }
3398                 switch_count = &prev->nvcsw;
3399         }
3400
3401         if (task_on_rq_queued(prev))
3402                 update_rq_clock(rq);
3403
3404         next = pick_next_task(rq, prev, &rf);
3405         clear_tsk_need_resched(prev);
3406         clear_preempt_need_resched();
3407
3408         if (likely(prev != next)) {
3409                 rq->nr_switches++;
3410                 rq->curr = next;
3411                 ++*switch_count;
3412
3413                 trace_sched_switch(preempt, prev, next);
3414
3415                 /* Also unlocks the rq: */
3416                 rq = context_switch(rq, prev, next, &rf);
3417         } else {
3418                 rq->clock_update_flags &= ~(RQCF_ACT_SKIP|RQCF_REQ_SKIP);
3419                 rq_unpin_lock(rq, &rf);
3420                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
3421         }
3422
3423         balance_callback(rq);
3424 }
3425
3426 void __noreturn do_task_dead(void)
3427 {
3428         /*
3429          * The setting of TASK_RUNNING by try_to_wake_up() may be delayed
3430          * when the following two conditions become true.
3431          *   - There is race condition of mmap_sem (It is acquired by
3432          *     exit_mm()), and
3433          *   - SMI occurs before setting TASK_RUNINNG.
3434          *     (or hypervisor of virtual machine switches to other guest)
3435          *  As a result, we may become TASK_RUNNING after becoming TASK_DEAD
3436          *
3437          * To avoid it, we have to wait for releasing tsk->pi_lock which
3438          * is held by try_to_wake_up()
3439          */
3440         smp_mb();
3441         raw_spin_unlock_wait(&current->pi_lock);
3442
3443         /* Causes final put_task_struct in finish_task_switch(): */
3444         __set_current_state(TASK_DEAD);
3445
3446         /* Tell freezer to ignore us: */
3447         current->flags |= PF_NOFREEZE;
3448
3449         __schedule(false);
3450         BUG();
3451
3452         /* Avoid "noreturn function does return" - but don't continue if BUG() is a NOP: */
3453         for (;;)
3454                 cpu_relax();
3455 }
3456
3457 static inline void sched_submit_work(struct task_struct *tsk)
3458 {