Merge branch 'x86-pti-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
259 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
260
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292                 int cpu = cpu_of(rq);
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases and a special case for the root
298                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
299                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
300                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
301                  */
302                 if (cfs_rq->tg->parent &&
303                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
304                         /*
305                          * If parent is already on the list, we add the child
306                          * just before. Thanks to circular linked property of
307                          * the list, this means to put the child at the tail
308                          * of the list that starts by parent.
309                          */
310                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
311                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
312                         /*
313                          * The branch is now connected to its tree so we can
314                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
315                          * list.
316                          */
317                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
318                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
319                         /*
320                          * cfs rq without parent should be put
321                          * at the tail of the list.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
325                         /*
326                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
327                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
328                          */
329                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
330                 } else {
331                         /*
332                          * The parent has not already been added so we want to
333                          * make sure that it will be put after us.
334                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
335                          * where we will add parent.
336                          */
337                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
338                                 rq->tmp_alone_branch);
339                         /*
340                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
341                          * of the branch
342                          */
343                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
344                 }
345
346                 cfs_rq->on_list = 1;
347         }
348 }
349
350 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
351 {
352         if (cfs_rq->on_list) {
353                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
354                 cfs_rq->on_list = 0;
355         }
356 }
357
358 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
359 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
360         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
361                                  leaf_cfs_rq_list)
362
363 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
364 static inline struct cfs_rq *
365 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
366 {
367         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
368                 return se->cfs_rq;
369
370         return NULL;
371 }
372
373 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
374 {
375         return se->parent;
376 }
377
378 static void
379 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
380 {
381         int se_depth, pse_depth;
382
383         /*
384          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
385          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
386          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
387          * parent.
388          */
389
390         /* First walk up until both entities are at same depth */
391         se_depth = (*se)->depth;
392         pse_depth = (*pse)->depth;
393
394         while (se_depth > pse_depth) {
395                 se_depth--;
396                 *se = parent_entity(*se);
397         }
398
399         while (pse_depth > se_depth) {
400                 pse_depth--;
401                 *pse = parent_entity(*pse);
402         }
403
404         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
405                 *se = parent_entity(*se);
406                 *pse = parent_entity(*pse);
407         }
408 }
409
410 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
411
412 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
413 {
414         return container_of(se, struct task_struct, se);
415 }
416
417 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
418 {
419         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
420 }
421
422 #define entity_is_task(se)      1
423
424 #define for_each_sched_entity(se) \
425                 for (; se; se = NULL)
426
427 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
428 {
429         return &task_rq(p)->cfs;
430 }
431
432 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
433 {
434         struct task_struct *p = task_of(se);
435         struct rq *rq = task_rq(p);
436
437         return &rq->cfs;
438 }
439
440 /* runqueue "owned" by this group */
441 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
442 {
443         return NULL;
444 }
445
446 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
451 {
452 }
453
454 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
455                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
456
457 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
458 {
459         return NULL;
460 }
461
462 static inline void
463 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
464 {
465 }
466
467 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
468
469 static __always_inline
470 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
471
472 /**************************************************************
473  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
474  */
475
476 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
477 {
478         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
479         if (delta > 0)
480                 max_vruntime = vruntime;
481
482         return max_vruntime;
483 }
484
485 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
486 {
487         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
488         if (delta < 0)
489                 min_vruntime = vruntime;
490
491         return min_vruntime;
492 }
493
494 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
495                                 struct sched_entity *b)
496 {
497         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
498 }
499
500 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
501 {
502         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
503         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
504
505         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
506
507         if (curr) {
508                 if (curr->on_rq)
509                         vruntime = curr->vruntime;
510                 else
511                         curr = NULL;
512         }
513
514         if (leftmost) { /* non-empty tree */
515                 struct sched_entity *se;
516                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
517
518                 if (!curr)
519                         vruntime = se->vruntime;
520                 else
521                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
522         }
523
524         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
525         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
526 #ifndef CONFIG_64BIT
527         smp_wmb();
528         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
529 #endif
530 }
531
532 /*
533  * Enqueue an entity into the rb-tree:
534  */
535 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
536 {
537         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
538         struct rb_node *parent = NULL;
539         struct sched_entity *entry;
540         bool leftmost = true;
541
542         /*
543          * Find the right place in the rbtree:
544          */
545         while (*link) {
546                 parent = *link;
547                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
548                 /*
549                  * We dont care about collisions. Nodes with
550                  * the same key stay together.
551                  */
552                 if (entity_before(se, entry)) {
553                         link = &parent->rb_left;
554                 } else {
555                         link = &parent->rb_right;
556                         leftmost = false;
557                 }
558         }
559
560         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
561         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
562                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
563 }
564
565 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
566 {
567         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
568 }
569
570 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
571 {
572         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
573
574         if (!left)
575                 return NULL;
576
577         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
578 }
579
580 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
581 {
582         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
583
584         if (!next)
585                 return NULL;
586
587         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
588 }
589
590 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
591 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
592 {
593         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
594
595         if (!last)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 /**************************************************************
602  * Scheduling class statistics methods:
603  */
604
605 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
606                 void __user *buffer, size_t *lenp,
607                 loff_t *ppos)
608 {
609         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
610         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
611
612         if (ret || !write)
613                 return ret;
614
615         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
616                                         sysctl_sched_min_granularity);
617
618 #define WRT_SYSCTL(name) \
619         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
620         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
621         WRT_SYSCTL(sched_latency);
622         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
623 #undef WRT_SYSCTL
624
625         return 0;
626 }
627 #endif
628
629 /*
630  * delta /= w
631  */
632 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
633 {
634         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
635                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
636
637         return delta;
638 }
639
640 /*
641  * The idea is to set a period in which each task runs once.
642  *
643  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
644  * this period because otherwise the slices get too small.
645  *
646  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
647  */
648 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
649 {
650         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
651                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
652         else
653                 return sysctl_sched_latency;
654 }
655
656 /*
657  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
658  * proportional to the weight.
659  *
660  * s = p*P[w/rw]
661  */
662 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
665
666         for_each_sched_entity(se) {
667                 struct load_weight *load;
668                 struct load_weight lw;
669
670                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
671                 load = &cfs_rq->load;
672
673                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
674                         lw = cfs_rq->load;
675
676                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
677                         load = &lw;
678                 }
679                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
680         }
681         return slice;
682 }
683
684 /*
685  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
686  *
687  * vs = s/w
688  */
689 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
690 {
691         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
692 }
693
694 #ifdef CONFIG_SMP
695
696 #include "sched-pelt.h"
697
698 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
699 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
700
701 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
702 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
703 {
704         struct sched_avg *sa = &se->avg;
705
706         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
707
708         /*
709          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
710          * they get a chance to stabilize to their real load level.
711          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
712          * nothing has been attached to the task group yet.
713          */
714         if (entity_is_task(se))
715                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
716
717         se->runnable_weight = se->load.weight;
718
719         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
720 }
721
722 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
723 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
724
725 /*
726  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
727  * based on the cfs_rq's current util_avg:
728  *
729  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
730  *
731  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
732  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
733  * as when the series is a harmonic series.
734  *
735  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
736  * only 1/2 of the left utilization budget:
737  *
738  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
739  *
740  * where n denotes the nth task.
741  *
742  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
743  *
744  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
745  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
746  *
747  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
748  * if util_avg > util_avg_cap.
749  */
750 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
751 {
752         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
753         struct sched_avg *sa = &se->avg;
754         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
755
756         if (cap > 0) {
757                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
758                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
759                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
760
761                         if (sa->util_avg > cap)
762                                 sa->util_avg = cap;
763                 } else {
764                         sa->util_avg = cap;
765                 }
766         }
767
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 struct task_struct *p = task_of(se);
770                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
771                         /*
772                          * For !fair tasks do:
773                          *
774                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
775                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
776                         switched_from_fair(rq, p);
777                          *
778                          * such that the next switched_to_fair() has the
779                          * expected state.
780                          */
781                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
782                         return;
783                 }
784         }
785
786         attach_entity_cfs_rq(se);
787 }
788
789 #else /* !CONFIG_SMP */
790 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
791 {
792 }
793 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
794 {
795 }
796 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
797 {
798 }
799 #endif /* CONFIG_SMP */
800
801 /*
802  * Update the current task's runtime statistics.
803  */
804 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
805 {
806         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
807         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
808         u64 delta_exec;
809
810         if (unlikely(!curr))
811                 return;
812
813         delta_exec = now - curr->exec_start;
814         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
815                 return;
816
817         curr->exec_start = now;
818
819         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
820                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
821
822         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
823         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
824
825         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
826         update_min_vruntime(cfs_rq);
827
828         if (entity_is_task(curr)) {
829                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
830
831                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
832                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
833                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
834         }
835
836         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
837 }
838
839 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
840 {
841         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
842 }
843
844 static inline void
845 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
846 {
847         u64 wait_start, prev_wait_start;
848
849         if (!schedstat_enabled())
850                 return;
851
852         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
853         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
854
855         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
856             likely(wait_start > prev_wait_start))
857                 wait_start -= prev_wait_start;
858
859         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
860 }
861
862 static inline void
863 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
864 {
865         struct task_struct *p;
866         u64 delta;
867
868         if (!schedstat_enabled())
869                 return;
870
871         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
872
873         if (entity_is_task(se)) {
874                 p = task_of(se);
875                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
876                         /*
877                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
878                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
879                          * prior to migration.
880                          */
881                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
882                         return;
883                 }
884                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
885         }
886
887         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
888                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
889         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
890         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
891         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
892 }
893
894 static inline void
895 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         struct task_struct *tsk = NULL;
898         u64 sleep_start, block_start;
899
900         if (!schedstat_enabled())
901                 return;
902
903         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
904         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
905
906         if (entity_is_task(se))
907                 tsk = task_of(se);
908
909         if (sleep_start) {
910                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
911
912                 if ((s64)delta < 0)
913                         delta = 0;
914
915                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
916                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
917
918                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
919                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
920
921                 if (tsk) {
922                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
923                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
924                 }
925         }
926         if (block_start) {
927                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
928
929                 if ((s64)delta < 0)
930                         delta = 0;
931
932                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
933                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
934
935                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
936                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
937
938                 if (tsk) {
939                         if (tsk->in_iowait) {
940                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
941                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
942                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
943                         }
944
945                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
946
947                         /*
948                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
949                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
950                          * amount of time that the task spent sleeping:
951                          */
952                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
953                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
954                                                 (void *)get_wchan(tsk),
955                                                 delta >> 20);
956                         }
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
958                 }
959         }
960 }
961
962 /*
963  * Task is being enqueued - update stats:
964  */
965 static inline void
966 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
967 {
968         if (!schedstat_enabled())
969                 return;
970
971         /*
972          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
973          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
974          */
975         if (se != cfs_rq->curr)
976                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
977
978         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
979                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
980 }
981
982 static inline void
983 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
984 {
985
986         if (!schedstat_enabled())
987                 return;
988
989         /*
990          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
991          * waiting task:
992          */
993         if (se != cfs_rq->curr)
994                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
995
996         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
997                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
998
999                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1000                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1001                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1002                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1003                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1004                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1005         }
1006 }
1007
1008 /*
1009  * We are picking a new current task - update its stats:
1010  */
1011 static inline void
1012 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1013 {
1014         /*
1015          * We are starting a new run period:
1016          */
1017         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1018 }
1019
1020 /**************************************************
1021  * Scheduling class queueing methods:
1022  */
1023
1024 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1025 /*
1026  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1027  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1028  * numa_balancing_scan_size.
1029  */
1030 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1032
1033 /* Portion of address space to scan in MB */
1034 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1035
1036 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1037 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1038
1039 struct numa_group {
1040         atomic_t refcount;
1041
1042         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1043         int nr_tasks;
1044         pid_t gid;
1045         int active_nodes;
1046
1047         struct rcu_head rcu;
1048         unsigned long total_faults;
1049         unsigned long max_faults_cpu;
1050         /*
1051          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1052          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1053          * more by CPU use than by memory faults.
1054          */
1055         unsigned long *faults_cpu;
1056         unsigned long faults[0];
1057 };
1058
1059 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1060 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1061
1062 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1063 {
1064         unsigned long rss = 0;
1065         unsigned long nr_scan_pages;
1066
1067         /*
1068          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1069          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1070          * on resident pages
1071          */
1072         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1073         rss = get_mm_rss(p->mm);
1074         if (!rss)
1075                 rss = nr_scan_pages;
1076
1077         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1078         return rss / nr_scan_pages;
1079 }
1080
1081 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1082 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1083
1084 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1085 {
1086         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1087         unsigned int scan, floor;
1088         unsigned int windows = 1;
1089
1090         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1091                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1092         floor = 1000 / windows;
1093
1094         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1095         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1096 }
1097
1098 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1099 {
1100         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1101         unsigned long period = smin;
1102
1103         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1104         if (p->numa_group) {
1105                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1106                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1107                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1108
1109                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1110                 period *= shared + 1;
1111                 period /= private + shared + 1;
1112         }
1113
1114         return max(smin, period);
1115 }
1116
1117 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1118 {
1119         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1120         unsigned long smax;
1121
1122         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1123         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1124
1125         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1126         if (p->numa_group) {
1127                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1128                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1129                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1130                 unsigned long period = smax;
1131
1132                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1133                 period *= shared + 1;
1134                 period /= private + shared + 1;
1135
1136                 smax = max(smax, period);
1137         }
1138
1139         return max(smin, smax);
1140 }
1141
1142 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1143 {
1144         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1145         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1146 }
1147
1148 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1149 {
1150         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1151         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1152 }
1153
1154 /* Shared or private faults. */
1155 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1156
1157 /* Memory and CPU locality */
1158 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1159
1160 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1161 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1162
1163 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1164 {
1165         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1170  * occupy the first half of the array. The second half of the
1171  * array is for current counters, which are averaged into the
1172  * first set by task_numa_placement.
1173  */
1174 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1175 {
1176         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1177 }
1178
1179 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1180 {
1181         if (!p->numa_faults)
1182                 return 0;
1183
1184         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1185                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1186 }
1187
1188 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1189 {
1190         if (!p->numa_group)
1191                 return 0;
1192
1193         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1194                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1195 }
1196
1197 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1198 {
1199         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1200                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1201 }
1202
1203 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1204 {
1205         unsigned long faults = 0;
1206         int node;
1207
1208         for_each_online_node(node) {
1209                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1210         }
1211
1212         return faults;
1213 }
1214
1215 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1216 {
1217         unsigned long faults = 0;
1218         int node;
1219
1220         for_each_online_node(node) {
1221                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1222         }
1223
1224         return faults;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1229  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1230  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1231  */
1232 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1233
1234 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1235 {
1236         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1237 }
1238
1239 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1240 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1241                                         int maxdist, bool task)
1242 {
1243         unsigned long score = 0;
1244         int node;
1245
1246         /*
1247          * All nodes are directly connected, and the same distance
1248          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1249          */
1250         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1251                 return 0;
1252
1253         /*
1254          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1255          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1256          */
1257         for_each_online_node(node) {
1258                 unsigned long faults;
1259                 int dist = node_distance(nid, node);
1260
1261                 /*
1262                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1263                  * for placement; nid was already counted.
1264                  */
1265                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1266                         continue;
1267
1268                 /*
1269                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1270                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1271                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1272                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1273                  * of each group. Skip other nodes.
1274                  */
1275                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1276                                         dist > maxdist)
1277                         continue;
1278
1279                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1280                 if (task)
1281                         faults = task_faults(p, node);
1282                 else
1283                         faults = group_faults(p, node);
1284
1285                 /*
1286                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1287                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1288                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1289                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1290                  * The further away a node is, the less the faults count.
1291                  * This seems to result in good task placement.
1292                  */
1293                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1294                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1295                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1296                 }
1297
1298                 score += faults;
1299         }
1300
1301         return score;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1306  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1307  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1308  * evenly spread out between numa nodes.
1309  */
1310 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1311                                         int dist)
1312 {
1313         unsigned long faults, total_faults;
1314
1315         if (!p->numa_faults)
1316                 return 0;
1317
1318         total_faults = p->total_numa_faults;
1319
1320         if (!total_faults)
1321                 return 0;
1322
1323         faults = task_faults(p, nid);
1324         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1325
1326         return 1000 * faults / total_faults;
1327 }
1328
1329 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1330                                          int dist)
1331 {
1332         unsigned long faults, total_faults;
1333
1334         if (!p->numa_group)
1335                 return 0;
1336
1337         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1338
1339         if (!total_faults)
1340                 return 0;
1341
1342         faults = group_faults(p, nid);
1343         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1344
1345         return 1000 * faults / total_faults;
1346 }
1347
1348 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1349                                 int src_nid, int dst_cpu)
1350 {
1351         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1352         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1353         int last_cpupid, this_cpupid;
1354
1355         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1356
1357         /*
1358          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1359          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1360          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1361          *
1362          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1363          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1364          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1365          *
1366          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1367          * same result twice in a row, given these samples are fully
1368          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1369          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1370          *
1371          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1372          * act on an unlikely task<->page relation.
1373          */
1374         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1375         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1376                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1377                 return false;
1378
1379         /* Always allow migrate on private faults */
1380         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1381                 return true;
1382
1383         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1384         if (!ng)
1385                 return true;
1386
1387         /*
1388          * Destination node is much more heavily used than the source
1389          * node? Allow migration.
1390          */
1391         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1392                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1393                 return true;
1394
1395         /*
1396          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1397          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1398          *
1399          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1400          * --------------- * - > ---------------
1401          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1402          */
1403         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1404                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1405 }
1406
1407 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1408 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1409 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1410 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1411
1412 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1413 struct numa_stats {
1414         unsigned long nr_running;
1415         unsigned long load;
1416
1417         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1418         unsigned long compute_capacity;
1419
1420         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1421         unsigned long task_capacity;
1422         int has_free_capacity;
1423 };
1424
1425 /*
1426  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1427  */
1428 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1429 {
1430         int smt, cpu, cpus = 0;
1431         unsigned long capacity;
1432
1433         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1434         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1435                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1436
1437                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1438                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1439                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1440
1441                 cpus++;
1442         }
1443
1444         /*
1445          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1446          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1447          * not find this node attractive.
1448          *
1449          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1450          * imbalance and bail there.
1451          */
1452         if (!cpus)
1453                 return;
1454
1455         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1456         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1457         capacity = cpus / smt; /* cores */
1458
1459         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1460                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1461         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1462 }
1463
1464 struct task_numa_env {
1465         struct task_struct *p;
1466
1467         int src_cpu, src_nid;
1468         int dst_cpu, dst_nid;
1469
1470         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1471
1472         int imbalance_pct;
1473         int dist;
1474
1475         struct task_struct *best_task;
1476         long best_imp;
1477         int best_cpu;
1478 };
1479
1480 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1481                              struct task_struct *p, long imp)
1482 {
1483         if (env->best_task)
1484                 put_task_struct(env->best_task);
1485         if (p)
1486                 get_task_struct(p);
1487
1488         env->best_task = p;
1489         env->best_imp = imp;
1490         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1491 }
1492
1493 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1494                                 struct task_numa_env *env)
1495 {
1496         long imb, old_imb;
1497         long orig_src_load, orig_dst_load;
1498         long src_capacity, dst_capacity;
1499
1500         /*
1501          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1502          *
1503          * src_load        dst_load
1504          * ------------ vs ---------
1505          * src_capacity    dst_capacity
1506          */
1507         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1508         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1509
1510         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1511         if (dst_load < src_load)
1512                 swap(dst_load, src_load);
1513
1514         /* Is the difference below the threshold? */
1515         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1516               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1517         if (imb <= 0)
1518                 return false;
1519
1520         /*
1521          * The imbalance is above the allowed threshold.
1522          * Compare it with the old imbalance.
1523          */
1524         orig_src_load = env->src_stats.load;
1525         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1526
1527         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1528                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1529
1530         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1531                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1532
1533         /* Would this change make things worse? */
1534         return (imb > old_imb);
1535 }
1536
1537 /*
1538  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1539  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1540  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1541  * be exchanged with the source task
1542  */
1543 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1544                               long taskimp, long groupimp)
1545 {
1546         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1547         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1548         struct task_struct *cur;
1549         long src_load, dst_load;
1550         long load;
1551         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1552         long moveimp = imp;
1553         int dist = env->dist;
1554
1555         rcu_read_lock();
1556         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1557         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1558                 cur = NULL;
1559
1560         /*
1561          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1562          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1563          */
1564         if (cur == env->p)
1565                 goto unlock;
1566
1567         /*
1568          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1569          * source and destination node. Calculate the total differential for
1570          * the source task and potential destination task. The more negative
1571          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1572          * be incurred if the tasks were swapped.
1573          */
1574         if (cur) {
1575                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source CPU: */
1576                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1577                         goto unlock;
1578
1579                 /*
1580                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1581                  * in any group then look only at task weights.
1582                  */
1583                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1584                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1585                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1586                         /*
1587                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1588                          * tasks within a group over tiny differences.
1589                          */
1590                         if (cur->numa_group)
1591                                 imp -= imp/16;
1592                 } else {
1593                         /*
1594                          * Compare the group weights. If a task is all by
1595                          * itself (not part of a group), use the task weight
1596                          * instead.
1597                          */
1598                         if (cur->numa_group)
1599                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1600                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1601                         else
1602                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1603                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1604                 }
1605         }
1606
1607         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1608                 goto unlock;
1609
1610         if (!cur) {
1611                 /* Is there capacity at our destination? */
1612                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1613                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1614                         goto unlock;
1615
1616                 goto balance;
1617         }
1618
1619         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per CPU: */
1620         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1621                         dst_rq->nr_running == 1)
1622                 goto assign;
1623
1624         /*
1625          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1626          */
1627 balance:
1628         load = task_h_load(env->p);
1629         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1630         src_load = env->src_stats.load - load;
1631
1632         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1633                 /*
1634                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1635                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1636                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1637                  * so an actually idle CPU will win.
1638                  */
1639                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1640                         imp = moveimp - 1;
1641                         cur = NULL;
1642                         goto assign;
1643                 }
1644         }
1645
1646         if (imp <= env->best_imp)
1647                 goto unlock;
1648
1649         if (cur) {
1650                 load = task_h_load(cur);
1651                 dst_load -= load;
1652                 src_load += load;
1653         }
1654
1655         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1656                 goto unlock;
1657
1658         /*
1659          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1660          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1661          */
1662         if (!cur) {
1663                 /*
1664                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1665                  * can be used from IRQ context.
1666                  */
1667                 local_irq_disable();
1668                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1669                                                    env->dst_cpu);
1670                 local_irq_enable();
1671         }
1672
1673 assign:
1674         task_numa_assign(env, cur, imp);
1675 unlock:
1676         rcu_read_unlock();
1677 }
1678
1679 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1680                                 long taskimp, long groupimp)
1681 {
1682         int cpu;
1683
1684         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1685                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1686                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1687                         continue;
1688
1689                 env->dst_cpu = cpu;
1690                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1691         }
1692 }
1693
1694 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1695 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1696 {
1697         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1698         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1699
1700         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1701                 return false;
1702
1703         /*
1704          * Only consider a task move if the source has a higher load
1705          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1706          *
1707          *      src->load                dst->load
1708          * --------------------- vs ---------------------
1709          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1710          */
1711         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1712
1713             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1714                 return true;
1715
1716         return false;
1717 }
1718
1719 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1720 {
1721         struct task_numa_env env = {
1722                 .p = p,
1723
1724                 .src_cpu = task_cpu(p),
1725                 .src_nid = task_node(p),
1726
1727                 .imbalance_pct = 112,
1728
1729                 .best_task = NULL,
1730                 .best_imp = 0,
1731                 .best_cpu = -1,
1732         };
1733         struct sched_domain *sd;
1734         unsigned long taskweight, groupweight;
1735         int nid, ret, dist;
1736         long taskimp, groupimp;
1737
1738         /*
1739          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1740          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1741          *
1742          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1743          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1744          * to satisfy here.
1745          */
1746         rcu_read_lock();
1747         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1748         if (sd)
1749                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1750         rcu_read_unlock();
1751
1752         /*
1753          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1754          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1755          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1756          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1757          */
1758         if (unlikely(!sd)) {
1759                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1760                 return -EINVAL;
1761         }
1762
1763         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1764         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1765         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1766         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1767         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1768         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1769         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1770         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1771
1772         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1773         if (numa_has_capacity(&env))
1774                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1775
1776         /*
1777          * Look at other nodes in these cases:
1778          * - there is no space available on the preferred_nid
1779          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1780          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1781          *   we need to check other locations.
1782          */
1783         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1784                 for_each_online_node(nid) {
1785                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1786                                 continue;
1787
1788                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1789                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1790                                                 dist != env.dist) {
1791                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1792                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1793                         }
1794
1795                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1796                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1797                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1798                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1799                                 continue;
1800
1801                         env.dist = dist;
1802                         env.dst_nid = nid;
1803                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1804                         if (numa_has_capacity(&env))
1805                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1806                 }
1807         }
1808
1809         /*
1810          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1811          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1812          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1813          * settle down.
1814          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1815          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1816          */
1817         if (p->numa_group) {
1818                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1819
1820                 if (env.best_cpu == -1)
1821                         nid = env.src_nid;
1822                 else
1823                         nid = env.dst_nid;
1824
1825                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1826                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1827         }
1828
1829         /* No better CPU than the current one was found. */
1830         if (env.best_cpu == -1)
1831                 return -EAGAIN;
1832
1833         /*
1834          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1835          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1836          */
1837         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1838
1839         if (env.best_task == NULL) {
1840                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1841                 if (ret != 0)
1842                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1843                 return ret;
1844         }
1845
1846         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1847         if (ret != 0)
1848                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1849         put_task_struct(env.best_task);
1850         return ret;
1851 }
1852
1853 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1854 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1855 {
1856         unsigned long interval = HZ;
1857
1858         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1859         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1860                 return;
1861
1862         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1863         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1864         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1865
1866         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1867         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1868                 return;
1869
1870         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1871         task_numa_migrate(p);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1876  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1877  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1878  * located.
1879  */
1880 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1881 {
1882         unsigned long faults, max_faults = 0;
1883         int nid, active_nodes = 0;
1884
1885         for_each_online_node(nid) {
1886                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1887                 if (faults > max_faults)
1888                         max_faults = faults;
1889         }
1890
1891         for_each_online_node(nid) {
1892                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1893                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1894                         active_nodes++;
1895         }
1896
1897         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1898         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1899 }
1900
1901 /*
1902  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1903  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1904  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1905  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1906  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1907  */
1908 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1909 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1910
1911 /*
1912  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1913  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1914  * the page accesses are shared with other processes.
1915  * Otherwise, decrease the scan period.
1916  */
1917 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1918                         unsigned long shared, unsigned long private)
1919 {
1920         unsigned int period_slot;
1921         int lr_ratio, ps_ratio;
1922         int diff;
1923
1924         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1925         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1926
1927         /*
1928          * If there were no record hinting faults then either the task is
1929          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1930          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1931          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1932          * node is overloaded. In either case, scan slower
1933          */
1934         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1935                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1936                         p->numa_scan_period << 1);
1937
1938                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1939                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1940
1941                 return;
1942         }
1943
1944         /*
1945          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1946          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1947          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1948          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1949          */
1950         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1951         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1952         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1953
1954         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1955                 /*
1956                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1957                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1958                  */
1959                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1960                 if (!slot)
1961                         slot = 1;
1962                 diff = slot * period_slot;
1963         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1964                 /*
1965                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1966                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1967                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1968                  */
1969                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1970                 if (!slot)
1971                         slot = 1;
1972                 diff = slot * period_slot;
1973         } else {
1974                 /*
1975                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1976                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1977                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1978                  */
1979                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1980                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1981         }
1982
1983         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1984                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1985         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1986 }
1987
1988 /*
1989  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1990  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1991  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1992  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1993  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1994  */
1995 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1996 {
1997         u64 runtime, delta, now;
1998         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1999         now = p->se.exec_start;
2000         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2001
2002         if (p->last_task_numa_placement) {
2003                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2004                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2005         } else {
2006                 delta = p->se.avg.load_sum;
2007                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2008         }
2009
2010         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2011         p->last_task_numa_placement = now;
2012
2013         return delta;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2018  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2019  * otherwise workloads might not converge.
2020  */
2021 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2022 {
2023         nodemask_t nodes;
2024         int dist;
2025
2026         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2027         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2028                 return nid;
2029
2030         /*
2031          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2032          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2033          * both the node itself, and on nearby nodes.
2034          */
2035         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2036                 unsigned long score, max_score = 0;
2037                 int node, max_node = nid;
2038
2039                 dist = sched_max_numa_distance;
2040
2041                 for_each_online_node(node) {
2042                         score = group_weight(p, node, dist);
2043                         if (score > max_score) {
2044                                 max_score = score;
2045                                 max_node = node;
2046                         }
2047                 }
2048                 return max_node;
2049         }
2050
2051         /*
2052          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2053          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2054          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2055          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2056          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2057          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2058          * keep the complexity of the search down.
2059          */
2060         nodes = node_online_map;
2061         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2062                 unsigned long max_faults = 0;
2063                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2064                 int a, b;
2065
2066                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2067                 if (!find_numa_distance(dist))
2068                         continue;
2069
2070                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2071                         unsigned long faults = 0;
2072                         nodemask_t this_group;
2073                         nodes_clear(this_group);
2074
2075                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2076                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2077                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2078                                         faults += group_faults(p, b);
2079                                         node_set(b, this_group);
2080                                         node_clear(b, nodes);
2081                                 }
2082                         }
2083
2084                         /* Remember the top group. */
2085                         if (faults > max_faults) {
2086                                 max_faults = faults;
2087                                 max_group = this_group;
2088                                 /*
2089                                  * subtle: at the smallest distance there is
2090                                  * just one node left in each "group", the
2091                                  * winner is the preferred nid.
2092                                  */
2093                                 nid = a;
2094                         }
2095                 }
2096                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2097                 if (!max_faults)
2098                         break;
2099                 nodes = max_group;
2100         }
2101         return nid;
2102 }
2103
2104 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2105 {
2106         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2107         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2108         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2109         unsigned long total_faults;
2110         u64 runtime, period;
2111         spinlock_t *group_lock = NULL;
2112
2113         /*
2114          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2115          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2116          * that the field is read in a single access:
2117          */
2118         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2119         if (p->numa_scan_seq == seq)
2120                 return;
2121         p->numa_scan_seq = seq;
2122         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2123
2124         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2125                        p->numa_faults_locality[1];
2126         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2127
2128         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2129         if (p->numa_group) {
2130                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2131                 spin_lock_irq(group_lock);
2132         }
2133
2134         /* Find the node with the highest number of faults */
2135         for_each_online_node(nid) {
2136                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2137                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2138                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2139                 int priv;
2140
2141                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2142                         long diff, f_diff, f_weight;
2143
2144                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2145                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2146                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2147                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2148
2149                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2150                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2151                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2152                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2153
2154                         /*
2155                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2156                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2157                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2158                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2159                          * faults are less important.
2160                          */
2161                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2162                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2163                                    (total_faults + 1);
2164                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2165                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2166
2167                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2168                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2169                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2170                         p->total_numa_faults += diff;
2171                         if (p->numa_group) {
2172                                 /*
2173                                  * safe because we can only change our own group
2174                                  *
2175                                  * mem_idx represents the offset for a given
2176                                  * nid and priv in a specific region because it
2177                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2178                                  */
2179                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2180                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2181                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2182                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2183                         }
2184                 }
2185
2186                 if (faults > max_faults) {
2187                         max_faults = faults;
2188                         max_nid = nid;
2189                 }
2190
2191                 if (group_faults > max_group_faults) {
2192                         max_group_faults = group_faults;
2193                         max_group_nid = nid;
2194                 }
2195         }
2196
2197         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2198
2199         if (p->numa_group) {
2200                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2201                 spin_unlock_irq(group_lock);
2202                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2203         }
2204
2205         if (max_faults) {
2206                 /* Set the new preferred node */
2207                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2208                         sched_setnuma(p, max_nid);
2209
2210                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2211                         numa_migrate_preferred(p);
2212         }
2213 }
2214
2215 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2216 {
2217         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2218 }
2219
2220 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2221 {
2222         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2223                 kfree_rcu(grp, rcu);
2224 }
2225
2226 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2227                         int *priv)
2228 {
2229         struct numa_group *grp, *my_grp;
2230         struct task_struct *tsk;
2231         bool join = false;
2232         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2233         int i;
2234
2235         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2236                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2237                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2238
2239                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2240                 if (!grp)
2241                         return;
2242
2243                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2244                 grp->active_nodes = 1;
2245                 grp->max_faults_cpu = 0;
2246                 spin_lock_init(&grp->lock);
2247                 grp->gid = p->pid;
2248                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2249                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2250                                                 nr_node_ids;
2251
2252                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2253                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2254
2255                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2256
2257                 grp->nr_tasks++;
2258                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2259         }
2260
2261         rcu_read_lock();
2262         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2263
2264         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2265                 goto no_join;
2266
2267         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2268         if (!grp)
2269                 goto no_join;
2270
2271         my_grp = p->numa_group;
2272         if (grp == my_grp)
2273                 goto no_join;
2274
2275         /*
2276          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2277          * the other task will join us.
2278          */
2279         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2280                 goto no_join;
2281
2282         /*
2283          * Tie-break on the grp address.
2284          */
2285         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2286                 goto no_join;
2287
2288         /* Always join threads in the same process. */
2289         if (tsk->mm == current->mm)
2290                 join = true;
2291
2292         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2293         if (flags & TNF_SHARED)
2294                 join = true;
2295
2296         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2297         *priv = !join;
2298
2299         if (join && !get_numa_group(grp))
2300                 goto no_join;
2301
2302         rcu_read_unlock();
2303
2304         if (!join)
2305                 return;
2306
2307         BUG_ON(irqs_disabled());
2308         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2309
2310         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2311                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2312                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2313         }
2314         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2315         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2316
2317         my_grp->nr_tasks--;
2318         grp->nr_tasks++;
2319
2320         spin_unlock(&my_grp->lock);
2321         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2322
2323         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2324
2325         put_numa_group(my_grp);
2326         return;
2327
2328 no_join:
2329         rcu_read_unlock();
2330         return;
2331 }
2332
2333 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2334 {
2335         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2336         void *numa_faults = p->numa_faults;
2337         unsigned long flags;
2338         int i;
2339
2340         if (grp) {
2341                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2342                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2343                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2344                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2345
2346                 grp->nr_tasks--;
2347                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2348                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2349                 put_numa_group(grp);
2350         }
2351
2352         p->numa_faults = NULL;
2353         kfree(numa_faults);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2358  */
2359 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2360 {
2361         struct task_struct *p = current;
2362         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2363         int cpu_node = task_node(current);
2364         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2365         struct numa_group *ng;
2366         int priv;
2367
2368         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2369                 return;
2370
2371         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2372         if (!p->mm)
2373                 return;
2374
2375         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2376         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2377                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2378                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2379
2380                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2381                 if (!p->numa_faults)
2382                         return;
2383
2384                 p->total_numa_faults = 0;
2385                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2386         }
2387
2388         /*
2389          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2390          * to be private if the accessing pid has not changed
2391          */
2392         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2393                 priv = 1;
2394         } else {
2395                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2396                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2397                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2398         }
2399
2400         /*
2401          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2402          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2403          * actively using should be counted as local. This allows the
2404          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2405          */
2406         ng = p->numa_group;
2407         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2408                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2409                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2410                 local = 1;
2411
2412         task_numa_placement(p);
2413
2414         /*
2415          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2416          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2417          */
2418         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2419                 numa_migrate_preferred(p);
2420
2421         if (migrated)
2422                 p->numa_pages_migrated += pages;
2423         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2424                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2425
2426         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2427         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2428         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2429 }
2430
2431 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2432 {
2433         /*
2434          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2435          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2436          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2437          * much of an issue though, since this is just used for
2438          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2439          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2440          */
2441         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2442         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2447  * Triggered from task_tick_numa().
2448  */
2449 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2450 {
2451         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2452         struct task_struct *p = current;
2453         struct mm_struct *mm = p->mm;
2454         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2455         struct vm_area_struct *vma;
2456         unsigned long start, end;
2457         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2458         long pages, virtpages;
2459
2460         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2461
2462         work->next = work; /* protect against double add */
2463         /*
2464          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2465          *
2466          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2467          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2468          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2469          * work.
2470          */
2471         if (p->flags & PF_EXITING)
2472                 return;
2473
2474         if (!mm->numa_next_scan) {
2475                 mm->numa_next_scan = now +
2476                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2477         }
2478
2479         /*
2480          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2481          */
2482         migrate = mm->numa_next_scan;
2483         if (time_before(now, migrate))
2484                 return;
2485
2486         if (p->numa_scan_period == 0) {
2487                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2488                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2489         }
2490
2491         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2492         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2493                 return;
2494
2495         /*
2496          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2497          * the next time around.
2498          */
2499         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2500
2501         start = mm->numa_scan_offset;
2502         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2503         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2504         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2505         if (!pages)
2506                 return;
2507
2508
2509         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2510                 return;
2511         vma = find_vma(mm, start);
2512         if (!vma) {
2513                 reset_ptenuma_scan(p);
2514                 start = 0;
2515                 vma = mm->mmap;
2516         }
2517         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2518                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2519                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2520                         continue;
2521                 }
2522
2523                 /*
2524                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2525                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2526                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2527                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2528                  */
2529                 if (!vma->vm_mm ||
2530                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2531                         continue;
2532
2533                 /*
2534                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2535                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2536                  */
2537                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2538                         continue;
2539
2540                 do {
2541                         start = max(start, vma->vm_start);
2542                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2543                         end = min(end, vma->vm_end);
2544                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2545
2546                         /*
2547                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2548                          * hpages that have at least one present PTE that
2549                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2550                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2551                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2552                          * areas faster.
2553                          */
2554                         if (nr_pte_updates)
2555                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2556                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2557
2558                         start = end;
2559                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2560                                 goto out;
2561
2562                         cond_resched();
2563                 } while (end != vma->vm_end);
2564         }
2565
2566 out:
2567         /*
2568          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2569          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2570          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2571          * scanner to the start so check it now.
2572          */
2573         if (vma)
2574                 mm->numa_scan_offset = start;
2575         else
2576                 reset_ptenuma_scan(p);
2577         up_read(&mm->mmap_sem);
2578
2579         /*
2580          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2581          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2582          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2583          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2584          */
2585         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2586                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2587                 p->node_stamp += 32 * diff;
2588         }
2589 }
2590
2591 /*
2592  * Drive the periodic memory faults..
2593  */
2594 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2595 {
2596         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2597         u64 period, now;
2598
2599         /*
2600          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2601          */
2602         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2603                 return;
2604
2605         /*
2606          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2607          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2608          * task needs to have done some actual work before we bother with
2609          * NUMA placement.
2610          */
2611         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2612         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2613
2614         if (now > curr->node_stamp + period) {
2615                 if (!curr->node_stamp)
2616                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2617                 curr->node_stamp += period;
2618
2619                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2620                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2621                         task_work_add(curr, work, true);
2622                 }
2623         }
2624 }
2625
2626 #else
2627 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2628 {
2629 }
2630
2631 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2632 {
2633 }
2634
2635 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2636 {
2637 }
2638
2639 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2640
2641 static void
2642 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2643 {
2644         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2645         if (!parent_entity(se))
2646                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2647 #ifdef CONFIG_SMP
2648         if (entity_is_task(se)) {
2649                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2650
2651                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2652                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2653         }
2654 #endif
2655         cfs_rq->nr_running++;
2656 }
2657
2658 static void
2659 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2660 {
2661         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2662         if (!parent_entity(se))
2663                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2664 #ifdef CONFIG_SMP
2665         if (entity_is_task(se)) {
2666                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2667                 list_del_init(&se->group_node);
2668         }
2669 #endif
2670         cfs_rq->nr_running--;
2671 }
2672
2673 /*
2674  * Signed add and clamp on underflow.
2675  *
2676  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2677  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2678  * values.
2679  */
2680 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2681         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2682         typeof(_val) val = (_val);                              \
2683         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2684                                                                 \
2685         res = var + val;                                        \
2686                                                                 \
2687         if (val < 0 && res > var)                               \
2688                 res = 0;                                        \
2689                                                                 \
2690         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2691 } while (0)
2692
2693 /*
2694  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2695  *
2696  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2697  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2698  * values.
2699  */
2700 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2701         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2702         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2703         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2704         res = var - val;                                        \
2705         if (res > var)                                          \
2706                 res = 0;                                        \
2707         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2708 } while (0)
2709
2710 #ifdef CONFIG_SMP
2711 /*
2712  * XXX we want to get rid of these helpers and use the full load resolution.
2713  */
2714 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2715 {
2716         return scale_load_down(se->load.weight);
2717 }
2718
2719 static inline long se_runnable(struct sched_entity *se)
2720 {
2721         return scale_load_down(se->runnable_weight);
2722 }
2723
2724 static inline void
2725 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2726 {
2727         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2728
2729         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2730         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2731 }
2732
2733 static inline void
2734 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2735 {
2736         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2737
2738         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2739         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2740                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2741 }
2742
2743 static inline void
2744 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2745 {
2746         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2747         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2748 }
2749
2750 static inline void
2751 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2752 {
2753         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2754         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2755 }
2756 #else
2757 static inline void
2758 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2759 static inline void
2760 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2761 static inline void
2762 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2763 static inline void
2764 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2765 #endif
2766
2767 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2768                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2769 {
2770         if (se->on_rq) {
2771                 /* commit outstanding execution time */
2772                 if (cfs_rq->curr == se)
2773                         update_curr(cfs_rq);
2774                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2775                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2776         }
2777         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2778
2779         se->runnable_weight = runnable;
2780         update_load_set(&se->load, weight);
2781
2782 #ifdef CONFIG_SMP
2783         do {
2784                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2785
2786                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2787                 se->avg.runnable_load_avg =
2788                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2789         } while (0);
2790 #endif
2791
2792         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2793         if (se->on_rq) {
2794                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2795                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2796         }
2797 }
2798
2799 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2800 {
2801         struct sched_entity *se = &p->se;
2802         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2803         struct load_weight *load = &se->load;
2804         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2805
2806         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2807         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2808 }
2809
2810 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2811 #ifdef CONFIG_SMP
2812 /*
2813  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2814  * global sum we all love to hate.
2815  *
2816  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2817  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2818  *
2819  *                     tg->weight * grq->load.weight
2820  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2821  *                        \Sum grq->load.weight
2822  *
2823  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2824  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2825  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2826  *
2827  * So instead of the above, we substitute:
2828  *
2829  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2830  *
2831  * which yields the following:
2832  *
2833  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2834  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2835  *                              tg->load_avg
2836  *
2837  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2838  *
2839  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2840  *
2841  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2842  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2843  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2844  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2845  * yielding bad latency etc..
2846  *
2847  * Now, in that special case (1) reduces to:
2848  *
2849  *                     tg->weight * grq->load.weight
2850  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2851  *                          grp->load.weight
2852  *
2853  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2854  *
2855  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2856  * UP case, like:
2857  *
2858  *   ge->load.weight =
2859  *
2860  *              tg->weight * grq->load.weight
2861  *     ---------------------------------------------------         (5)
2862  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2863  *
2864  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2865  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2866  *
2867  *
2868  *                     tg->weight * grq->load.weight
2869  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2870  *                              tg_load_avg'
2871  *
2872  * Where:
2873  *
2874  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2875  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2876  *
2877  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2878  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2879  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2880  *
2881  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2882  *
2883  * hence icky!
2884  */
2885 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2886 {
2887         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2888         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2889
2890         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2891
2892         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2893
2894         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2895
2896         /* Ensure tg_weight >= load */
2897         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2898         tg_weight += load;
2899
2900         shares = (tg_shares * load);
2901         if (tg_weight)
2902                 shares /= tg_weight;
2903
2904         /*
2905          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2906          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2907          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2908          * the group on a CPU.
2909          *
2910          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2911          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2912          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2913          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2914          * instead of 0.
2915          */
2916         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2917 }
2918
2919 /*
2920  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2921  * the group entity weight calculated above.
2922  *
2923  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2924  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2925  * does not represent the runnable weight.
2926  *
2927  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2928  * runqueue:
2929  *
2930  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2931  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2932  *                                               grq->avg.load_avg
2933  *
2934  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2935  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2936  *
2937  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2938  *
2939  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2940  *              -----------------------------------------------------   (8)
2941  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2942  *
2943  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2944  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2945  */
2946 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2947 {
2948         long runnable, load_avg;
2949
2950         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2951                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2952
2953         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2954                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2955
2956         runnable *= shares;
2957         if (load_avg)
2958                 runnable /= load_avg;
2959
2960         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2961 }
2962 #endif /* CONFIG_SMP */
2963
2964 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2965
2966 /*
2967  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2968  * runqueue.
2969  */
2970 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2971 {
2972         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2973         long shares, runnable;
2974
2975         if (!gcfs_rq)
2976                 return;
2977
2978         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
2979                 return;
2980
2981 #ifndef CONFIG_SMP
2982         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
2983
2984         if (likely(se->load.weight == shares))
2985                 return;
2986 #else
2987         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
2988         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
2989 #endif
2990
2991         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
2992 }
2993
2994 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2995 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2996 {
2997 }
2998 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2999
3000 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3001 {
3002         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3003
3004         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3005                 /*
3006                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3007                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3008                  * a real problem.
3009                  *
3010                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3011                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3012                  * number include things like RT tasks.
3013                  *
3014                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3015                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3016                  *
3017                  * See cpu_util().
3018                  */
3019                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3020         }
3021 }
3022
3023 #ifdef CONFIG_SMP
3024 /*
3025  * Approximate:
3026  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
3027  */
3028 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
3029 {
3030         unsigned int local_n;
3031
3032         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
3033                 return 0;
3034
3035         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
3036         local_n = n;
3037
3038         /*
3039          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
3040          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
3041          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
3042          *
3043          * To achieve constant time decay_load.
3044          */
3045         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
3046                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
3047                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
3048         }
3049
3050         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
3051         return val;
3052 }
3053
3054 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
3055 {
3056         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
3057
3058         /*
3059          * c1 = d1 y^p
3060          */
3061         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3062
3063         /*
3064          *            p-1
3065          * c2 = 1024 \Sum y^n
3066          *            n=1
3067          *
3068          *              inf        inf
3069          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3070          *              n=0        n=p
3071          */
3072         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3073
3074         return c1 + c2 + c3;
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3079  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3080  * the remainder of the (incomplete) current period.
3081  *
3082  *           d1          d2           d3
3083  *           ^           ^            ^
3084  *           |           |            |
3085  *         |<->|<----------------->|<--->|
3086  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3087  *
3088  *                           p-1
3089  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3090  *                           n=1
3091  *
3092  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3093  *
3094  *                     p-1
3095  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3096  *                     n=1
3097  */
3098 static __always_inline u32
3099 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3100                unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3101 {
3102         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3103         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3104         u64 periods;
3105
3106         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
3107         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3108
3109         delta += sa->period_contrib;
3110         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3111
3112         /*
3113          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3114          */
3115         if (periods) {
3116                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3117                 sa->runnable_load_sum =
3118                         decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
3119                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3120
3121                 /*
3122                  * Step 2
3123                  */
3124                 delta %= 1024;
3125                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3126                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3127         }
3128         sa->period_contrib = delta;
3129
3130         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3131         if (load)
3132                 sa->load_sum += load * contrib;
3133         if (runnable)
3134                 sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
3135         if (running)
3136                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3137
3138         return periods;
3139 }
3140
3141 /*
3142  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3143  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3144  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3145  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3146  *
3147  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3148  *      p0            p1           p2
3149  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3150  *
3151  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3152  *
3153  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3154  * following representation of historical load:
3155  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3156  *
3157  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3158  *   y^32 = 0.5
3159  *
3160  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3161  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3162  * (u_0).
3163  *
3164  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3165  * sum again by y is sufficient to update:
3166  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3167  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3168  */
3169 static __always_inline int
3170 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3171                   unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3172 {
3173         u64 delta;
3174
3175         delta = now - sa->last_update_time;
3176         /*
3177          * This should only happen when time goes backwards, which it
3178          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3179          */
3180         if ((s64)delta < 0) {
3181                 sa->last_update_time = now;
3182                 return 0;
3183         }
3184
3185         /*
3186          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3187          * approximation of 1us and fast to compute.
3188          */
3189         delta >>= 10;
3190         if (!delta)
3191                 return 0;
3192
3193         sa->last_update_time += delta << 10;
3194
3195         /*
3196          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3197          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3198          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3199          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3200          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3201          * this happens during idle_balance() which calls
3202          * update_blocked_averages()
3203          */
3204         if (!load)
3205                 runnable = running = 0;
3206
3207         /*
3208          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3209          * accrues by two steps:
3210          *
3211          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3212          * crossed period boundaries, finish.
3213          */
3214         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, load, runnable, running))
3215                 return 0;
3216
3217         return 1;
3218 }
3219
3220 static __always_inline void
3221 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
3222 {
3223         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3224
3225         /*
3226          * Step 2: update *_avg.
3227          */
3228         sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
3229         sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
3230         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3231 }
3232
3233 /*
3234  * When a task is dequeued, its estimated utilization should not be update if
3235  * its util_avg has not been updated at least once.
3236  * This flag is used to synchronize util_avg updates with util_est updates.
3237  * We map this information into the LSB bit of the utilization saved at
3238  * dequeue time (i.e. util_est.dequeued).
3239  */
3240 #define UTIL_AVG_UNCHANGED 0x1
3241
3242 static inline void cfs_se_util_change(struct sched_avg *avg)
3243 {
3244         unsigned int enqueued;
3245
3246         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3247                 return;
3248
3249         /* Avoid store if the flag has been already set */
3250         enqueued = avg->util_est.enqueued;
3251         if (!(enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED))
3252                 return;
3253
3254         /* Reset flag to report util_avg has been updated */
3255         enqueued &= ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
3256         WRITE_ONCE(avg->util_est.enqueued, enqueued);
3257 }
3258
3259 /*
3260  * sched_entity:
3261  *
3262  *   task:
3263  *     se_runnable() == se_weight()
3264  *
3265  *   group: [ see update_cfs_group() ]
3266  *     se_weight()   = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
3267  *     se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
3268  *
3269  *   load_sum := runnable_sum
3270  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3271  *
3272  *   runnable_load_sum := runnable_sum
3273  *   runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
3274  *
3275  * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
3276  *
3277  * cfq_rs:
3278  *
3279  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3280  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3281  *
3282  *   runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
3283  *   runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
3284  */
3285
3286 static int
3287 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3288 {
3289         if (entity_is_task(se))
3290                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3291
3292         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, 0)) {
3293                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3294                 return 1;
3295         }
3296
3297         return 0;
3298 }
3299
3300 static int
3301 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3302 {
3303         if (entity_is_task(se))
3304                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3305
3306         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
3307                                 cfs_rq->curr == se)) {
3308
3309                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3310                 cfs_se_util_change(&se->avg);
3311                 return 1;
3312         }
3313
3314         return 0;
3315 }
3316
3317 static int
3318 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3319 {
3320         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3321                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3322                                 scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
3323                                 cfs_rq->curr != NULL)) {
3324
3325                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
3326                 return 1;
3327         }
3328
3329         return 0;
3330 }
3331
3332 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3333 /**
3334  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3335  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3336  * @force: update regardless of how small the difference
3337  *
3338  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3339  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3340  * considerations.
3341  *
3342  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3343  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3344  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3345  *
3346  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3347  */
3348 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3349 {
3350         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3351
3352         /*
3353          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3354          */
3355         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3356                 return;
3357
3358         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3359                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3360                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3361         }
3362 }
3363
3364 /*
3365  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3366  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3367  * including the state of rq->lock, should be made.
3368  */
3369 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3370                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3371 {
3372         u64 p_last_update_time;
3373         u64 n_last_update_time;
3374
3375         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3376                 return;
3377
3378         /*
3379          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3380          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3381          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3382          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3383          * the wakee more load sounds not bad.
3384          */
3385         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3386                 return;
3387
3388 #ifndef CONFIG_64BIT
3389         {
3390                 u64 p_last_update_time_copy;
3391                 u64 n_last_update_time_copy;
3392
3393                 do {
3394                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3395                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3396
3397                         smp_rmb();
3398
3399                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3400                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3401
3402                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3403                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3404         }
3405 #else
3406         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3407         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3408 #endif
3409         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3410         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3411 }
3412
3413
3414 /*
3415  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3416  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3417  * that for each group:
3418  *
3419  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3420  *
3421  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3422  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3423  *
3424  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3425  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3426  * their PELT windows aligned).
3427  *
3428  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3429  *
3430  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3431  *
3432  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3433  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3434  *
3435  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3436  *
3437  * And per (1) we have:
3438  *
3439  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3440  *
3441  * Which gives:
3442  *
3443  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3444  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3445  *                               grq->load.weight
3446  *
3447  * Except that is wrong!
3448  *
3449  * Because while for entities historical weight is not important and we
3450  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3451  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3452  *
3453  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3454  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3455  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3456  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3457  *
3458  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3459  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3460  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3461  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3462  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3463  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3464  *
3465  * So we'll have to approximate.. :/
3466  *
3467  * Given the constraint:
3468  *
3469  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3470  *
3471  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3472  * overlap.
3473  *
3474  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3475  *
3476  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3477  *
3478  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3479  *
3480  */
3481
3482 static inline void
3483 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3484 {
3485         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3486
3487         /* Nothing to update */
3488         if (!delta)
3489                 return;
3490
3491         /*
3492          * The relation between sum and avg is:
3493          *
3494          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3495          *
3496          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3497          */
3498
3499         /* Set new sched_entity's utilization */
3500         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3501         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3502
3503         /* Update parent cfs_rq utilization */
3504         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3505         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3506 }
3507
3508 static inline void
3509 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3510 {
3511         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3512         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3513         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3514         s64 delta_sum;
3515
3516         if (!runnable_sum)
3517                 return;
3518
3519         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3520
3521         if (runnable_sum >= 0) {
3522                 /*
3523                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3524                  * the CPU is saturated running == runnable.
3525                  */
3526                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3527                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3528         } else {
3529                 /*
3530                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3531                  * assuming all tasks are equally runnable.
3532                  */
3533                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3534                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3535                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3536                 }
3537
3538                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3539                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3540         }
3541
3542         /*
3543          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3544          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3545          * is not we rescale running_sum 1st
3546          */
3547         running_sum = se->avg.util_sum /
3548                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3549         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3550
3551         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3552         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3553
3554         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3555         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3556
3557         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3558         se->avg.load_avg = load_avg;
3559         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3560         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3561
3562         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3563         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3564         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3565         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3566
3567         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3568         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3569
3570         if (se->on_rq) {
3571                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3572                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3573         }
3574 }
3575
3576 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3577 {
3578         cfs_rq->propagate = 1;
3579         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3580 }
3581
3582 /* Update task and its cfs_rq load average */
3583 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3584 {
3585         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3586
3587         if (entity_is_task(se))
3588                 return 0;
3589
3590         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3591         if (!gcfs_rq->propagate)
3592                 return 0;
3593
3594         gcfs_rq->propagate = 0;
3595
3596         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3597
3598         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3599
3600         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3601         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3602
3603         return 1;
3604 }
3605
3606 /*
3607  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3608  * group_entity:
3609  */
3610 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3611 {
3612         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3613
3614         /*
3615          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3616          * decay it:
3617          */
3618         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3619                 return false;
3620
3621         /*
3622          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3623          * the utilization of the sched_entity:
3624          */
3625         if (gcfs_rq->propagate)
3626                 return false;
3627
3628         /*
3629          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3630          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3631          * waste of time to try to decay it:
3632          */
3633         return true;
3634 }
3635
3636 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3637
3638 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3639
3640 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3641 {
3642         return 0;
3643 }
3644
3645 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3646
3647 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3648
3649 /**
3650  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3651  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3652  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3653  *
3654  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3655  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3656  * post_init_entity_util_avg().
3657  *
3658  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3659  *
3660  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3661  *
3662  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3663  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3664  */
3665 static inline int
3666 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3667 {
3668         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3669         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3670         int decayed = 0;
3671
3672         if (cfs_rq->removed.nr) {
3673                 unsigned long r;
3674                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3675
3676                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3677                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3678                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3679                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3680                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3681                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3682
3683                 r = removed_load;
3684                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3685                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3686
3687                 r = removed_util;
3688                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3689                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3690
3691                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3692
3693                 decayed = 1;
3694         }
3695
3696         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3697
3698 #ifndef CONFIG_64BIT
3699         smp_wmb();
3700         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3701 #endif
3702
3703         if (decayed)
3704                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3705
3706         return decayed;
3707 }
3708
3709 /**
3710  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3711  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3712  * @se: sched_entity to attach
3713  *
3714  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3715  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3716  */
3717 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3718 {
3719         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3720
3721         /*
3722          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3723          * window because without that, really weird and wonderful things can
3724          * happen.
3725          *
3726          * XXX illustrate
3727          */
3728         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3729         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3730
3731         /*
3732          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3733          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3734          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3735          * _sum a little.
3736          */
3737         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3738
3739         se->avg.load_sum = divider;
3740         if (se_weight(se)) {
3741                 se->avg.load_sum =
3742                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3743         }
3744
3745         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3746
3747         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3748         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3749         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3750
3751         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3752
3753         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3754 }
3755
3756 /**
3757  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3758  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3759  * @se: sched_entity to detach
3760  *
3761  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3762  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3763  */
3764 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3765 {
3766         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3767         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3768         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3769
3770         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3771
3772         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3773 }
3774
3775 /*
3776  * Optional action to be done while updating the load average
3777  */
3778 #define UPDATE_TG       0x1
3779 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3780 #define DO_ATTACH       0x4
3781
3782 /* Update task and its cfs_rq load average */
3783 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3784 {
3785         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3786         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3787         int cpu = cpu_of(rq);
3788         int decayed;
3789
3790         /*
3791          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3792          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3793          */
3794         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3795                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3796
3797         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3798         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3799
3800         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3801
3802                 /*
3803                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3804                  * !last_update_time means we've passed through
3805                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3806                  *
3807                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3808                  */
3809                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3810                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3811
3812         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3813                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3814 }
3815
3816 #ifndef CONFIG_64BIT
3817 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3818 {
3819         u64 last_update_time_copy;
3820         u64 last_update_time;
3821
3822         do {
3823                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3824                 smp_rmb();
3825                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3826         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3827
3828         return last_update_time;
3829 }
3830 #else
3831 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3832 {
3833         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3834 }
3835 #endif
3836
3837 /*
3838  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3839  * the previous rq.
3840  */
3841 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3842 {
3843         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3844         u64 last_update_time;
3845
3846         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3847         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3848 }
3849
3850 /*
3851  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3852  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3853  */
3854 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3855 {
3856         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3857         unsigned long flags;
3858
3859         /*
3860          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3861          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3862          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3863          *
3864          * Similarly for groups, they will have passed through
3865          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3866          * calls this.
3867          */
3868
3869         sync_entity_load_avg(se);
3870
3871         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3872         ++cfs_rq->removed.nr;
3873         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3874         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3875         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3876         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3877 }
3878
3879 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3880 {
3881         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3882 }
3883
3884 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3885 {
3886         return cfs_rq->avg.load_avg;
3887 }
3888
3889 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3890
3891 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3892 {
3893         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3894 }
3895
3896 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3897 {
3898         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3899
3900         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3901 }
3902
3903 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3904 {
3905         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3906 }
3907
3908 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3909                                     struct task_struct *p)
3910 {
3911         unsigned int enqueued;
3912
3913         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3914                 return;
3915
3916         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3917         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3918         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3919         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3920 }
3921
3922 /*
3923  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3924  * based on the observation that:
3925  *
3926  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3927  *
3928  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3929  */
3930 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3931 {
3932         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3933 }
3934
3935 static void
3936 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3937 {
3938         long last_ewma_diff;
3939         struct util_est ue;
3940
3941         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3942                 return;
3943
3944         /*
3945          * Update root cfs_rq's estimated utilization
3946          *
3947          * If *p is the last task then the root cfs_rq's estimated utilization
3948          * of a CPU is 0 by definition.
3949          */
3950         ue.enqueued = 0;
3951         if (cfs_rq->nr_running) {
3952                 ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3953                 ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3954                                      (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3955         }
3956         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3957
3958         /*
3959          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3960          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3961          */
3962         if (!task_sleep)
3963                 return;
3964
3965         /*
3966          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3967          * skip the util_est update.
3968          */
3969         ue = p->se.avg.util_est;
3970         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3971                 return;
3972
3973         /*
3974          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3975          * already ~1% close to its last activation value.
3976          */
3977         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3978         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3979         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3980                 return;
3981
3982         /*
3983          * Update Task's estimated utilization
3984          *
3985          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3986          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3987          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3988          * Weighted Moving Average (EWMA):
3989          *
3990          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3991          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3992          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3993          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3994          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3995          *
3996          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3997          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3998          */
3999         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4000         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4001         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4002         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4003 }
4004
4005 #else /* CONFIG_SMP */
4006
4007 static inline int
4008 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4009 {
4010         return 0;
4011 }
4012
4013 #define UPDATE_TG       0x0
4014 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4015 #define DO_ATTACH       0x0
4016
4017 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4018 {
4019         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4020 }
4021
4022 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4023
4024 static inline void
4025 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
4026 static inline void
4027 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4028
4029 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4030 {
4031         return 0;
4032 }
4033
4034 static inline void
4035 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4036
4037 static inline void
4038 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4039                  bool task_sleep) {}
4040
4041 #endif /* CONFIG_SMP */
4042
4043 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4044 {
4045 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4046         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4047
4048         if (d < 0)
4049                 d = -d;
4050
4051         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4052                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4053 #endif
4054 }
4055
4056 static void
4057 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4058 {
4059         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4060
4061         /*
4062          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4063          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4064          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4065          * stays open at the end.
4066          */
4067         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4068                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4069
4070         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4071         if (!initial) {
4072                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4073
4074                 /*
4075                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4076                  * for a gentler effect of sleepers:
4077                  */
4078                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4079                         thresh >>= 1;
4080
4081                 vruntime -= thresh;
4082         }
4083
4084         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4085         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4086 }
4087
4088 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4089
4090 static inline void check_schedstat_required(void)
4091 {
4092 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4093         if (schedstat_enabled())
4094                 return;
4095
4096         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4097         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4098                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4099                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4100                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4101                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4102                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4103                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4104                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4105                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4106         }
4107 #endif
4108 }
4109
4110
4111 /*
4112  * MIGRATION
4113  *
4114  *      dequeue
4115  *        update_curr()
4116  *          update_min_vruntime()
4117  *        vruntime -= min_vruntime
4118  *
4119  *      enqueue
4120  *        update_curr()
4121  *          update_min_vruntime()
4122  *        vruntime += min_vruntime
4123  *
4124  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4125  * min_vruntime are up-to-date.
4126  *
4127  * WAKEUP (remote)
4128  *
4129  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4130  *        vruntime -= min_vruntime
4131  *
4132  *      enqueue
4133  *        update_curr()
4134  *          update_min_vruntime()
4135  *        vruntime += min_vruntime
4136  *
4137  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4138  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4139  */
4140
4141 static void
4142 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4143 {
4144         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4145         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4146
4147         /*
4148          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4149          * update_curr().
4150          */
4151         if (renorm && curr)
4152                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4153
4154         update_curr(cfs_rq);
4155
4156         /*
4157          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4158          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4159          * placed in the past could significantly boost this task to the
4160          * fairness detriment of existing tasks.
4161          */
4162         if (renorm && !curr)
4163                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4164
4165         /*
4166          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4167          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4168          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4169          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4170          *     its group cfs_rq
4171          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4172          */
4173         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4174         update_cfs_group(se);
4175         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4176         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4177
4178         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4179                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4180
4181         check_schedstat_required();
4182         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4183         check_spread(cfs_rq, se);
4184         if (!curr)
4185                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4186         se->on_rq = 1;
4187
4188         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4189                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4190                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4191         }
4192 }
4193
4194 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4195 {
4196         for_each_sched_entity(se) {
4197                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4198                 if (cfs_rq->last != se)
4199                         break;
4200
4201                 cfs_rq->last = NULL;
4202         }
4203 }
4204
4205 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4206 {
4207         for_each_sched_entity(se) {
4208                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4209                 if (cfs_rq->next != se)
4210                         break;
4211
4212                 cfs_rq->next = NULL;
4213         }
4214 }
4215
4216 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4217 {
4218         for_each_sched_entity(se) {
4219                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4220                 if (cfs_rq->skip != se)
4221                         break;
4222
4223                 cfs_rq->skip = NULL;
4224         }
4225 }
4226
4227 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4228 {
4229         if (cfs_rq->last == se)
4230                 __clear_buddies_last(se);
4231
4232         if (cfs_rq->next == se)
4233                 __clear_buddies_next(se);
4234
4235         if (cfs_rq->skip == se)
4236                 __clear_buddies_skip(se);
4237 }
4238
4239 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4240
4241 static void
4242 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4243 {
4244         /*
4245          * Update run-time statistics of the 'current'.
4246          */
4247         update_curr(cfs_rq);
4248
4249         /*
4250          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4251          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4252          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4253          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4254          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4255          *     of its group cfs_rq.
4256          */
4257         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4258         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4259
4260         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4261
4262         clear_buddies(cfs_rq, se);
4263
4264         if (se != cfs_rq->curr)
4265                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4266         se->on_rq = 0;
4267         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4268
4269         /*
4270          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4271          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4272          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4273          * can move min_vruntime forward still more.
4274          */
4275         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4276                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4277
4278         /* return excess runtime on last dequeue */
4279         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4280
4281         update_cfs_group(se);
4282
4283         /*
4284          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4285          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4286          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4287          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4288          */
4289         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4290                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4291 }
4292
4293 /*
4294  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4295  */
4296 static void
4297 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4298 {
4299         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4300         struct sched_entity *se;
4301         s64 delta;
4302
4303         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4304         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4305         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4306                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4307                 /*
4308                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4309                  * re-elected due to buddy favours.
4310                  */
4311                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4312                 return;
4313         }
4314
4315         /*
4316          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4317          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4318          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4319          */
4320         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4321                 return;
4322
4323         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4324         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4325
4326         if (delta < 0)
4327                 return;
4328
4329         if (delta > ideal_runtime)
4330                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4331 }
4332
4333 static void
4334 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4335 {
4336         /* 'current' is not kept within the tree. */
4337         if (se->on_rq) {
4338                 /*
4339                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4340                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4341                  * runqueue.
4342                  */
4343                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4344                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4345                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4346         }
4347
4348         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4349         cfs_rq->curr = se;
4350
4351         /*
4352          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4353          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4354          * when there are only lesser-weight tasks around):
4355          */
4356         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4357                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4358                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4359                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4360         }
4361
4362         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4363 }
4364
4365 static int
4366 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4367
4368 /*
4369  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4370  * 1) keep things fair between processes/task groups
4371  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4372  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4373  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4374  */
4375 static struct sched_entity *
4376 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4377 {
4378         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4379         struct sched_entity *se;
4380
4381         /*
4382          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4383          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4384          */
4385         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4386                 left = curr;
4387
4388         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4389
4390         /*
4391          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4392          * be done without getting too unfair.
4393          */
4394         if (cfs_rq->skip == se) {
4395                 struct sched_entity *second;
4396
4397                 if (se == curr) {
4398                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4399                 } else {
4400                         second = __pick_next_entity(se);
4401                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4402                                 second = curr;
4403                 }
4404
4405                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4406                         se = second;
4407         }
4408
4409         /*
4410          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4411          */
4412         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4413                 se = cfs_rq->last;
4414
4415         /*
4416          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4417          */
4418         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4419                 se = cfs_rq->next;
4420
4421         clear_buddies(cfs_rq, se);
4422
4423         return se;
4424 }
4425
4426 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4427
4428 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4429 {
4430         /*
4431          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4432          * was not called and update_curr() has to be done:
4433          */
4434         if (prev->on_rq)
4435                 update_curr(cfs_rq);
4436
4437         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4438         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4439
4440         check_spread(cfs_rq, prev);
4441
4442         if (prev->on_rq) {
4443                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4444                 /* Put 'current' back into the tree. */
4445                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4446                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4447                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4448         }
4449         cfs_rq->curr = NULL;
4450 }
4451
4452 static void
4453 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4454 {
4455         /*
4456          * Update run-time statistics of the 'current'.
4457          */
4458         update_curr(cfs_rq);
4459
4460         /*
4461          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4462          */
4463         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4464         update_cfs_group(curr);
4465
4466 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4467         /*
4468          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4469          * validating it and just reschedule.
4470          */
4471         if (queued) {
4472                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4473                 return;
4474         }
4475         /*
4476          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4477          */
4478         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4479                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4480                 return;
4481 #endif
4482
4483         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4484                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4485 }
4486
4487
4488 /**************************************************
4489  * CFS bandwidth control machinery
4490  */
4491
4492 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4493
4494 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4495 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4496
4497 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4498 {
4499         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4500 }
4501
4502 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4503 {
4504         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4505 }
4506
4507 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4508 {
4509         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4510 }
4511 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4512 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4513 {
4514         return true;
4515 }
4516
4517 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4518 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4519 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4520
4521 /*
4522  * default period for cfs group bandwidth.
4523  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4524  */
4525 static inline u64 default_cfs_period(void)
4526 {
4527         return 100000000ULL;
4528 }
4529
4530 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4531 {
4532         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4533 }
4534
4535 /*
4536  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4537  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4538  * additional synchronization around rq->lock.
4539  *
4540  * requires cfs_b->lock
4541  */
4542 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4543 {
4544         u64 now;
4545
4546         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4547                 return;
4548
4549         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4550         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4551         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4552 }
4553
4554 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4555 {
4556         return &tg->cfs_bandwidth;
4557 }
4558
4559 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4560 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4561 {
4562         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4563                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4564
4565         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4566 }
4567
4568 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4569 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4570 {
4571         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4572         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4573         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4574
4575         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4576         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4577
4578         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4579         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4580                 amount = min_amount;
4581         else {
4582                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4583
4584                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4585                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4586                         cfs_b->runtime -= amount;
4587                         cfs_b->idle = 0;
4588                 }
4589         }
4590         expires = cfs_b->runtime_expires;
4591         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4592
4593         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4594         /*
4595          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4596          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4597          * issued.
4598          */
4599         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4600                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4601
4602         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4607  * fact that rq->clock snapshots this value.
4608  */
4609 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4610 {
4611         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4612
4613         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4614         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4615                 return;
4616
4617         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4618                 return;
4619
4620         /*
4621          * If the local deadline has passed we have to consider the
4622          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4623          * has not truly expired.
4624          *
4625          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4626          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4627          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4628          * exact equality, so a partial write will still work.
4629          */
4630
4631         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4632                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4633                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4634         } else {
4635                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4636                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4637         }
4638 }
4639
4640 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4641 {
4642         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4643         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4644         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4645
4646         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4647                 return;
4648
4649         /*
4650          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4651          * hierarchy can be throttled
4652          */
4653         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4654                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4655 }
4656
4657 static __always_inline
4658 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4659 {
4660         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4661                 return;
4662
4663         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4664 }
4665
4666 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4667 {
4668         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4669 }
4670
4671 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4672 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4673 {
4674         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4675 }
4676
4677 /*
4678  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4679  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4680  * load-balance operations.
4681  */
4682 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4683                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4684 {
4685         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4686
4687         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4688         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4689
4690         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4691                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4692 }
4693
4694 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4695 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4696 {
4697         struct rq *rq = data;
4698         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4699
4700         cfs_rq->throttle_count--;
4701         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4702                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4703                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4704                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4705         }
4706
4707         return 0;
4708 }
4709
4710 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4711 {
4712         struct rq *rq = data;
4713         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4714
4715         /* group is entering throttled state, stop time */
4716         if (!cfs_rq->throttle_count)
4717                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4718         cfs_rq->throttle_count++;
4719
4720         return 0;
4721 }
4722
4723 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4724 {
4725         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4726         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4727         struct sched_entity *se;
4728         long task_delta, dequeue = 1;
4729         bool empty;
4730
4731         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4732
4733         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4734         rcu_read_lock();
4735         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4736         rcu_read_unlock();
4737
4738         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4739         for_each_sched_entity(se) {
4740                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4741                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4742                 if (!se->on_rq)
4743                         break;
4744
4745                 if (dequeue)
4746                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4747                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4748
4749                 if (qcfs_rq->load.weight)
4750                         dequeue = 0;
4751         }
4752
4753         if (!se)
4754                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4755
4756         cfs_rq->throttled = 1;
4757         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4758         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4759         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4760
4761         /*
4762          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4763          * distribute_cfs_runtime will not see us
4764          */
4765         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4766
4767         /*
4768          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4769          * timer is running.
4770          */
4771         if (empty)
4772                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4773
4774         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4775 }
4776
4777 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4778 {
4779         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4780         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4781         struct sched_entity *se;
4782         int enqueue = 1;
4783         long task_delta;
4784
4785         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4786
4787         cfs_rq->throttled = 0;
4788
4789         update_rq_clock(rq);
4790
4791         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4792         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4793         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4794         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4795
4796         /* update hierarchical throttle state */
4797         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4798
4799         if (!cfs_rq->load.weight)
4800                 return;
4801
4802         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4803         for_each_sched_entity(se) {
4804                 if (se->on_rq)
4805                         enqueue = 0;
4806
4807                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4808                 if (enqueue)
4809                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4810                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4811
4812                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4813                         break;
4814         }
4815
4816         if (!se)
4817                 add_nr_running(rq, task_delta);
4818
4819         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4820         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4821                 resched_curr(rq);
4822 }
4823
4824 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4825                 u64 remaining, u64 expires)
4826 {
4827         struct cfs_rq *cfs_rq;
4828         u64 runtime;
4829         u64 starting_runtime = remaining;
4830
4831         rcu_read_lock();
4832         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4833                                 throttled_list) {
4834                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4835                 struct rq_flags rf;
4836
4837                 rq_lock(rq, &rf);
4838                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4839                         goto next;
4840
4841                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4842                 if (runtime > remaining)
4843                         runtime = remaining;
4844                 remaining -= runtime;
4845
4846                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4847                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4848
4849                 /* we check whether we're throttled above */
4850                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4851                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4852
4853 next:
4854                 rq_unlock(rq, &rf);
4855
4856                 if (!remaining)
4857                         break;
4858         }
4859         rcu_read_unlock();
4860
4861         return starting_runtime - remaining;
4862 }
4863
4864 /*
4865  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4866  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4867  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4868  * used to track this state.
4869  */
4870 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4871 {
4872         u64 runtime, runtime_expires;
4873         int throttled;
4874
4875         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4876         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4877                 goto out_deactivate;
4878
4879         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4880         cfs_b->nr_periods += overrun;
4881
4882         /*
4883          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4884          * we're going inactive then everything else can be deferred
4885          */
4886         if (cfs_b->idle && !throttled)
4887                 goto out_deactivate;
4888
4889         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4890
4891         if (!throttled) {
4892                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4893                 cfs_b->idle = 1;
4894                 return 0;
4895         }
4896
4897         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4898         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4899
4900         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4901
4902         /*
4903          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4904          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4905          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4906          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4907          * only by limited amounts in that extreme case.
4908          */
4909         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4910                 runtime = cfs_b->runtime;
4911                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4912                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4913                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4914                                                  runtime_expires);
4915                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4916
4917                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4918
4919                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4920         }
4921
4922         /*
4923          * While we are ensured activity in the period following an
4924          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4925          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4926          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4927          */
4928         cfs_b->idle = 0;
4929
4930         return 0;
4931
4932 out_deactivate:
4933         return 1;
4934 }
4935
4936 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4937 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4938 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4939 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4940 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4941 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4942
4943 /*
4944  * Are we near the end of the current quota period?
4945  *
4946  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4947  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4948  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4949  */
4950 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4951 {
4952         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4953         u64 remaining;
4954
4955         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4956         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4957                 return 1;
4958
4959         /* is a quota refresh about to occur? */
4960         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4961         if (remaining < min_expire)
4962                 return 1;
4963
4964         return 0;
4965 }
4966
4967 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4968 {
4969         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4970
4971         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4972         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4973                 return;
4974
4975         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4976                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4977                         HRTIMER_MODE_REL);
4978 }
4979
4980 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4981 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4982 {
4983         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4984         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4985
4986         if (slack_runtime <= 0)
4987                 return;
4988
4989         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4990         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4991             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4992                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4993
4994                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4995                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4996                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4997                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4998         }
4999         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5000
5001         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5002         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5003 }
5004
5005 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5006 {
5007         if (!cfs_bandwidth_used())
5008                 return;
5009
5010         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5011                 return;
5012
5013         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5014 }
5015
5016 /*
5017  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5018  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5019  */
5020 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5021 {
5022         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5023         u64 expires;
5024
5025         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5026         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5027         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5028                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5029                 return;
5030         }
5031
5032         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5033                 runtime = cfs_b->runtime;
5034
5035         expires = cfs_b->runtime_expires;
5036         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5037
5038         if (!runtime)
5039                 return;
5040
5041         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
5042
5043         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5044         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
5045                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
5046         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5047 }
5048
5049 /*
5050  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5051  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5052  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5053  */
5054 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5055 {
5056         if (!cfs_bandwidth_used())
5057                 return;
5058
5059         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5060         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5061                 return;
5062
5063         /* ensure the group is not already throttled */
5064         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5065                 return;
5066
5067         /* update runtime allocation */
5068         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5069         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5070                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5071 }
5072
5073 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5074 {
5075         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5076
5077         if (!cfs_bandwidth_used())
5078                 return;
5079
5080         if (!tg->parent)
5081                 return;
5082
5083         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5084         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5085
5086         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5087         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5088 }
5089
5090 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5091 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5092 {
5093         if (!cfs_bandwidth_used())
5094                 return false;
5095
5096         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5097                 return false;
5098
5099         /*
5100          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5101          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5102          */
5103         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5104                 return true;
5105
5106         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5107         return true;
5108 }
5109
5110 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5111 {
5112         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5113                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5114
5115         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5116
5117         return HRTIMER_NORESTART;
5118 }
5119
5120 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5121 {
5122         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5123                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5124         int overrun;
5125         int idle = 0;
5126
5127         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5128         for (;;) {
5129                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5130                 if (!overrun)
5131                         break;
5132
5133                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
5134         }
5135         if (idle)
5136                 cfs_b->period_active = 0;
5137         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5138
5139         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5140 }
5141
5142 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5143 {
5144         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5145         cfs_b->runtime = 0;
5146         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5147         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5148
5149         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5150         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5151         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5152         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5153         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5154 }
5155
5156 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5157 {
5158         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5159         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5160 }
5161
5162 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5163 {
5164         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5165
5166         if (!cfs_b->period_active) {
5167                 cfs_b->period_active = 1;
5168                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5169                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5170         }
5171 }
5172
5173 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5174 {
5175         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5176         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5177                 return;
5178
5179         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5180         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5181 }
5182
5183 /*
5184  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5185  *
5186  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5187  * bits doesn't do much.
5188  */
5189
5190 /* cpu online calback */
5191 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5192 {
5193         struct task_group *tg;
5194
5195         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5196
5197         rcu_read_lock();
5198         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5199                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5200                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5201
5202                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5203                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5204                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5205         }
5206         rcu_read_unlock();
5207 }
5208
5209 /* cpu offline callback */
5210 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5211 {
5212         struct task_group *tg;
5213
5214         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5215
5216         rcu_read_lock();
5217         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5218                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5219
5220                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5221                         continue;
5222
5223                 /*
5224                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5225                  * there's some valid quota amount
5226                  */
5227                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5228                 /*
5229                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5230                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5231                  */
5232                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5233
5234                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5235                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5236         }
5237         rcu_read_unlock();
5238 }
5239
5240 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5241 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5242 {
5243         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5244 }
5245
5246 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5247 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5248 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5249 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5250 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5251
5252 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5253 {
5254         return 0;
5255 }
5256
5257 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5258 {
5259         return 0;
5260 }
5261
5262 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5263                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5264 {
5265         return 0;
5266 }
5267
5268 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5269
5270 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5271 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5272 #endif
5273
5274 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5275 {
5276         return NULL;
5277 }
5278 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5279 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5280 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5281
5282 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5283
5284 /**************************************************
5285  * CFS operations on tasks:
5286  */
5287
5288 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5289 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5290 {
5291         struct sched_entity *se = &p->se;
5292         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5293
5294         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5295
5296         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5297                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5298                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5299                 s64 delta = slice - ran;
5300
5301                 if (delta < 0) {
5302                         if (rq->curr == p)
5303                                 resched_curr(rq);
5304                         return;
5305                 }
5306                 hrtick_start(rq, delta);
5307         }
5308 }
5309
5310 /*
5311  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5312  * current task is from our class and nr_running is low enough
5313  * to matter.
5314  */
5315 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5316 {
5317         struct task_struct *curr = rq->curr;
5318
5319         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5320                 return;
5321
5322         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5323                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5324 }
5325 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5326 static inline void
5327 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5328 {
5329 }
5330
5331 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5332 {
5333 }
5334 #endif
5335
5336 /*
5337  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5338  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5339  * then put the task into the rbtree:
5340  */
5341 static void
5342 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5343 {
5344         struct cfs_rq *cfs_rq;
5345         struct sched_entity *se = &p->se;
5346
5347         /*
5348          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5349          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5350          * passed.
5351          */
5352         if (p->in_iowait)
5353                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5354
5355         for_each_sched_entity(se) {
5356                 if (se->on_rq)
5357                         break;
5358                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5359                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5360
5361                 /*
5362                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5363                  *
5364                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5365                  * post the final h_nr_running increment below.
5366                  */
5367                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5368                         break;
5369                 cfs_rq->h_nr_running++;
5370
5371                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5372         }
5373
5374         for_each_sched_entity(se) {
5375                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5376                 cfs_rq->h_nr_running++;
5377
5378                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5379                         break;
5380
5381                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5382                 update_cfs_group(se);
5383         }
5384
5385         if (!se)
5386                 add_nr_running(rq, 1);
5387
5388         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5389         hrtick_update(rq);
5390 }
5391
5392 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5393
5394 /*
5395  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5396  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5397  * update the fair scheduling stats:
5398  */
5399 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5400 {
5401         struct cfs_rq *cfs_rq;
5402         struct sched_entity *se = &p->se;
5403         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5404
5405         for_each_sched_entity(se) {
5406                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5407                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5408
5409                 /*
5410                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5411                  *
5412                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5413                  * post the final h_nr_running decrement below.
5414                 */
5415                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5416                         break;
5417                 cfs_rq->h_nr_running--;
5418
5419                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5420                 if (cfs_rq->load.weight) {
5421                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5422                         se = parent_entity(se);
5423                         /*
5424                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5425                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5426                          */
5427                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5428                                 set_next_buddy(se);
5429                         break;
5430                 }
5431                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5432         }
5433
5434         for_each_sched_entity(se) {
5435                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5436                 cfs_rq->h_nr_running--;
5437
5438                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5439                         break;
5440
5441                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5442                 update_cfs_group(se);
5443         }
5444
5445         if (!se)
5446                 sub_nr_running(rq, 1);
5447
5448         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5449         hrtick_update(rq);
5450 }
5451
5452 #ifdef CONFIG_SMP
5453
5454 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5455 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5456 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5457
5458 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5459 /*
5460  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5461  */
5462
5463 /*
5464  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5465  *
5466  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5467  *
5468  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5469  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5470  *
5471  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5472  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5473  *
5474  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5475  *
5476  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5477  *
5478  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5479  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5480  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5481  * fixed_power_int())
5482  *
5483  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5484  */
5485 #define DEGRADE_SHIFT           7
5486
5487 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5488 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5489         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5490         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5491         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5492         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5493         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5494 };
5495
5496 /*
5497  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5498  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5499  * adding any new load.
5500  */
5501 static unsigned long
5502 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5503 {
5504         int j = 0;
5505
5506         if (!missed_updates)
5507                 return load;
5508
5509         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5510                 return 0;
5511
5512         if (idx == 1)
5513                 return load >> missed_updates;
5514
5515         while (missed_updates) {
5516                 if (missed_updates % 2)
5517                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5518
5519                 missed_updates >>= 1;
5520                 j++;
5521         }
5522         return load;
5523 }
5524
5525 static struct {
5526         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5527         atomic_t nr_cpus;
5528         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5529         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5530         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5531 } nohz ____cacheline_aligned;
5532
5533 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5534
5535 /**
5536  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5537  * @this_rq: The rq to update statistics for
5538  * @this_load: The current load
5539  * @pending_updates: The number of missed updates
5540  *
5541  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5542  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5543  *
5544  * This function computes a decaying average:
5545  *
5546  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5547  *
5548  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5549  * the @pending_updates argument.
5550  *
5551  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5552  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5553  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5554  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5555  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5556  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5557  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5558  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5559  *
5560  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5561  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5562  *
5563  * For regular NOHZ, this reduces to:
5564  *
5565  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5566  *
5567  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5568  * term.
5569  */
5570 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5571                             unsigned long pending_updates)
5572 {
5573         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5574         int i, scale;
5575
5576         this_rq->nr_load_updates++;
5577
5578         /* Update our load: */
5579         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5580         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5581                 unsigned long old_load, new_load;
5582
5583                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5584
5585                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5586 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5587                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5588                 if (tickless_load) {
5589                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5590                         /*
5591                          * old_load can never be a negative value because a
5592                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5593                          * original tickless_load.
5594                          */
5595                         old_load += tickless_load;
5596                 }
5597 #endif
5598                 new_load = this_load;
5599                 /*
5600                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5601                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5602                  * example.
5603                  */
5604                 if (new_load > old_load)
5605                         new_load += scale - 1;
5606
5607                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5608         }
5609
5610         sched_avg_update(this_rq);
5611 }
5612
5613 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5614 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5615 {
5616         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5617 }
5618
5619 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5620 /*
5621  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5622  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5623  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5624  *
5625  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5626  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5627  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5628  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5629  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5630  *
5631  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5632  */
5633
5634 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5635                                  unsigned long curr_jiffies,
5636                                  unsigned long load)
5637 {
5638         unsigned long pending_updates;
5639
5640         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5641         if (pending_updates) {
5642                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5643                 /*
5644                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5645                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5646                  * its weighted load.
5647                  */
5648                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5649         }
5650 }
5651
5652 /*
5653  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5654  * idle balance.
5655  */
5656 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5657 {
5658         /*
5659          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5660          */
5661         if (weighted_cpuload(this_rq))
5662                 return;
5663
5664         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5665 }
5666
5667 /*
5668  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5669  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5670  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5671  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5672  */
5673 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5674 {
5675         struct rq *this_rq = this_rq();
5676
5677         /*
5678          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5679          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5680          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5681          */
5682         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5683 }
5684
5685 /*
5686  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5687  */
5688 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5689 {
5690         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5691         struct rq *this_rq = this_rq();
5692         unsigned long load;
5693         struct rq_flags rf;
5694
5695         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5696                 return;
5697
5698         load = weighted_cpuload(this_rq);
5699         rq_lock(this_rq, &rf);
5700         update_rq_clock(this_rq);
5701         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5702         rq_unlock(this_rq, &rf);
5703 }
5704 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5705 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5706                                         unsigned long curr_jiffies,
5707                                         unsigned long load) { }
5708 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5709
5710 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5711 {
5712 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5713         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5714         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5715 #endif
5716         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5717 }
5718
5719 /*
5720  * Called from scheduler_tick()
5721  */
5722 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5723 {
5724         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5725
5726         if (tick_nohz_tick_stopped())
5727                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5728         else
5729                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5730 }
5731
5732 /*
5733  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5734  * according to the scheduling class and "nice" value.
5735  *
5736  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5737  * balance conservatively.
5738  */
5739 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5740 {
5741         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5742         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5743
5744         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5745                 return total;
5746
5747         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5748 }
5749
5750 /*
5751  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5752  * according to the scheduling class and "nice" value.
5753  */
5754 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5755 {
5756         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5757         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5758
5759         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5760                 return total;
5761
5762         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5763 }
5764
5765 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5766 {
5767         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5768 }
5769
5770 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5771 {
5772         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5773 }
5774
5775 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5776 {
5777         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5778         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5779         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5780
5781         if (nr_running)
5782                 return load_avg / nr_running;
5783
5784         return 0;
5785 }
5786
5787 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5788 {
5789         /*
5790          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5791          * jiffy will not have built up many flips.
5792          */
5793         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5794                 current->wakee_flips >>= 1;
5795                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5796         }
5797
5798         if (current->last_wakee != p) {
5799                 current->last_wakee = p;
5800                 current->wakee_flips++;
5801         }
5802 }
5803
5804 /*
5805  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5806  *
5807  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5808  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5809  *
5810  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5811  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5812  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5813  *
5814  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5815  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5816  *
5817  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5818  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5819  * socket size.
5820  */
5821 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5822 {
5823         unsigned int master = current->wakee_flips;
5824         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5825         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5826
5827         if (master < slave)
5828                 swap(master, slave);
5829         if (slave < factor || master < slave * factor)
5830                 return 0;
5831         return 1;
5832 }
5833
5834 /*
5835  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5836  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5837  * CPU.
5838  *
5839  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5840  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5841  *
5842  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5843  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5844  *                        for the overloaded case.
5845  */
5846 static int
5847 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5848 {
5849         /*
5850          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5851          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5852          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5853          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5854          *
5855          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5856          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5857          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5858          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5859          * on one CPU.
5860          */
5861         if (idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5862                 return idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5863
5864         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5865                 return this_cpu;
5866
5867         return nr_cpumask_bits;
5868 }
5869
5870 static int
5871 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5872                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5873 {
5874         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5875         unsigned long task_load;
5876
5877         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5878
5879         if (sync) {
5880                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5881
5882                 if (current_load > this_eff_load)
5883                         return this_cpu;
5884
5885                 this_eff_load -= current_load;
5886         }
5887
5888         task_load = task_h_load(p);
5889
5890         this_eff_load += task_load;
5891         if (sched_feat(WA_BIAS))
5892                 this_eff_load *= 100;
5893         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5894
5895         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5896         prev_eff_load -= task_load;
5897         if (sched_feat(WA_BIAS))
5898                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5899         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5900
5901         /*
5902          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5903          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5904          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5905          * idle.
5906          */
5907         if (sync)
5908                 prev_eff_load += 1;
5909
5910         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5911 }
5912
5913 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5914                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5915 {
5916         int target = nr_cpumask_bits;
5917
5918         if (sched_feat(WA_IDLE))
5919                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5920
5921         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5922                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5923
5924         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5925         if (target == nr_cpumask_bits)
5926                 return prev_cpu;
5927
5928         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5929         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5930         return target;
5931 }
5932
5933 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5934
5935 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5936 {
5937         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5938 }
5939
5940 /*
5941  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5942  * domain.
5943  *
5944  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5945  */
5946 static struct sched_group *
5947 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5948                   int this_cpu, int sd_flag)
5949 {
5950         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5951         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5952         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5953         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5954         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5955         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5956         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5957         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5958         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5959                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5960
5961         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5962                 load_idx = sd->wake_idx;
5963
5964         do {
5965                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5966                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5967                 int local_group;
5968                 int i;
5969
5970                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5971                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5972                                         &p->cpus_allowed))
5973                         continue;
5974
5975                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5976                                                sched_group_span(group));
5977
5978                 /*
5979                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5980                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5981                  */
5982                 avg_load = 0;
5983                 runnable_load = 0;
5984                 max_spare_cap = 0;
5985
5986                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5987                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5988                         if (local_group)
5989                                 load = source_load(i, load_idx);
5990                         else
5991                                 load = target_load(i, load_idx);
5992
5993                         runnable_load += load;
5994
5995                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5996
5997                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5998
5999                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6000                                 max_spare_cap = spare_cap;
6001                 }
6002
6003                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6004                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6005                                         group->sgc->capacity;
6006                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6007                                         group->sgc->capacity;
6008
6009                 if (local_group) {
6010                         this_runnable_load = runnable_load;
6011                         this_avg_load = avg_load;
6012                         this_spare = max_spare_cap;
6013                 } else {
6014                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
6015                                 /*
6016                                  * The runnable load is significantly smaller
6017                                  * so we can pick this new CPU:
6018                                  */
6019                                 min_runnable_load = runnable_load;
6020                                 min_avg_load = avg_load;
6021                                 idlest = group;
6022                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6023                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
6024                                 /*
6025                                  * The runnable loads are close so take the
6026                                  * blocked load into account through avg_load:
6027                                  */
6028                                 min_avg_load = avg_load;
6029                                 idlest = group;
6030                         }
6031
6032                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6033                                 most_spare = max_spare_cap;
6034                                 most_spare_sg = group;
6035                         }
6036                 }
6037         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6038
6039         /*
6040          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6041          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6042          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6043          * so we allow for some task stuffing by using
6044          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6045          *
6046          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6047          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6048          * utilization.
6049          */
6050         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6051                 goto skip_spare;
6052
6053         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6054             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
6055                 return NULL;
6056
6057         if (most_spare > task_util(p) / 2)
6058                 return most_spare_sg;
6059
6060 skip_spare:
6061         if (!idlest)
6062                 return NULL;
6063
6064         /*
6065          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
6066          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
6067          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
6068          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
6069          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
6070          * staying local.
6071          */
6072         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
6073             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
6074                 return NULL;
6075
6076         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
6077                 return NULL;
6078
6079         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6080              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
6081                 return NULL;
6082
6083         return idlest;
6084 }
6085
6086 /*
6087  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6088  */
6089 static int
6090 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6091 {
6092         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6093         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6094         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6095         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6096         int shallowest_idle_cpu = -1;
6097         int i;
6098
6099         /* Check if we have any choice: */
6100         if (group->group_weight == 1)
6101                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6102
6103         /* Traverse only the allowed CPUs */
6104         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
6105                 if (idle_cpu(i)) {
6106                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6107                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6108                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6109                                 /*
6110                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6111                                  * has the smallest exit latency irrespective
6112                                  * of any idle timestamp.
6113                                  */
6114                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6115                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6116                                 shallowest_idle_cpu = i;
6117                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6118                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6119                                 /*
6120                                  * If equal or no active idle state, then
6121                                  * the most recently idled CPU might have
6122                                  * a warmer cache.
6123                                  */
6124                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6125                                 shallowest_idle_cpu = i;
6126                         }
6127                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6128                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
6129                         if (load < min_load) {
6130                                 min_load = load;
6131                                 least_loaded_cpu = i;
6132                         }
6133                 }
6134         }
6135
6136         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6137 }
6138
6139 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6140                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6141 {
6142         int new_cpu = cpu;
6143
6144         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6145                 return prev_cpu;
6146
6147         while (sd) {
6148                 struct sched_group *group;
6149                 struct sched_domain *tmp;
6150                 int weight;
6151
6152                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6153                         sd = sd->child;
6154                         continue;
6155                 }
6156
6157                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6158                 if (!group) {
6159                         sd = sd->child;
6160                         continue;
6161                 }
6162
6163                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6164                 if (new_cpu == cpu) {
6165                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6166                         sd = sd->child;
6167                         continue;
6168                 }
6169
6170                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6171                 cpu = new_cpu;
6172                 weight = sd->span_weight;
6173                 sd = NULL;
6174                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6175                         if (weight <= tmp->span_weight)
6176                                 break;
6177                         if (tmp->flags & sd_flag)
6178                                 sd = tmp;
6179                 }
6180         }
6181
6182         return new_cpu;
6183 }
6184
6185 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6186
6187 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6188 {
6189         struct sched_domain_shared *sds;
6190
6191         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6192         if (sds)
6193                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6194 }
6195
6196 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6197 {
6198         struct sched_domain_shared *sds;
6199
6200         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6201         if (sds)
6202                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6203
6204         return def;
6205 }
6206
6207 /*
6208  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6209  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6210  *
6211  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6212  * state should be fairly cheap.
6213  */
6214 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6215 {
6216         int core = cpu_of(rq);
6217         int cpu;
6218
6219         rcu_read_lock();
6220         if (test_idle_cores(core, true))
6221                 goto unlock;
6222
6223         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6224                 if (cpu == core)
6225                         continue;
6226
6227                 if (!idle_cpu(cpu))
6228                         goto unlock;
6229         }
6230
6231         set_idle_cores(core, 1);
6232 unlock:
6233         rcu_read_unlock();
6234 }
6235
6236 /*
6237  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6238  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6239  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6240  */
6241 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6242 {
6243         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6244         int core, cpu;
6245
6246         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6247                 return -1;
6248
6249         if (!test_idle_cores(target, false))
6250                 return -1;
6251
6252         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6253
6254         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6255                 bool idle = true;
6256
6257                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6258                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6259                         if (!idle_cpu(cpu))
6260                                 idle = false;
6261                 }
6262
6263                 if (idle)
6264                         return core;
6265         }
6266
6267         /*
6268          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6269          */
6270         set_idle_cores(target, 0);
6271
6272         return -1;
6273 }
6274
6275 /*
6276  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6277  */
6278 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6279 {
6280         int cpu;
6281
6282         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6283                 return -1;
6284
6285         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6286                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6287                         continue;
6288                 if (idle_cpu(cpu))
6289                         return cpu;
6290         }
6291
6292         return -1;
6293 }
6294
6295 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6296
6297 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6298 {
6299         return -1;
6300 }
6301
6302 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6303 {
6304         return -1;
6305 }
6306
6307 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6308
6309 /*
6310  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6311  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6312  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6313  */
6314 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6315 {
6316         struct sched_domain *this_sd;
6317         u64 avg_cost, avg_idle;
6318         u64 time, cost;
6319         s64 delta;
6320         int cpu, nr = INT_MAX;
6321
6322         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6323         if (!this_sd)
6324                 return -1;
6325
6326         /*
6327          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6328          * particularly is sensitive here.
6329          */
6330         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6331         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6332
6333         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6334                 return -1;
6335
6336         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6337                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6338                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6339                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6340                 else
6341                         nr = 4;
6342         }
6343
6344         time = local_clock();
6345
6346         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6347                 if (!--nr)
6348                         return -1;
6349                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6350                         continue;
6351                 if (idle_cpu(cpu))
6352                         break;
6353         }
6354
6355         time = local_clock() - time;
6356         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6357         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6358         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6359
6360         return cpu;
6361 }
6362
6363 /*
6364  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6365  */
6366 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6367 {
6368         struct sched_domain *sd;
6369         int i, recent_used_cpu;
6370
6371         if (idle_cpu(target))
6372                 return target;
6373
6374         /*
6375          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6376          */
6377         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
6378                 return prev;
6379
6380         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6381         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6382         if (recent_used_cpu != prev &&
6383             recent_used_cpu != target &&
6384             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6385             idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6386             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6387                 /*
6388                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6389                  * candidate for the next wake:
6390                  */
6391                 p->recent_used_cpu = prev;
6392                 return recent_used_cpu;
6393         }
6394
6395         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6396         if (!sd)
6397                 return target;
6398
6399         i = select_idle_core(p, sd, target);
6400         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6401                 return i;
6402
6403         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6404         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6405                 return i;
6406
6407         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6408         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6409                 return i;
6410
6411         return target;
6412 }
6413
6414 /**
6415  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6416  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6417  *
6418  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6419  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6420  * (ie cpu_capacity).
6421  *
6422  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6423  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6424  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6425  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6426  * (arch_scale_freq_capacity()).
6427  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6428  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6429  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6430  *
6431  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6432  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6433  * currently RUNNABLE on that CPU.
6434  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6435  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6436  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6437  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6438  *
6439  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6440  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6441  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6442  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6443  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6444  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6445  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6446  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6447  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6448  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6449  *
6450  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6451  */
6452 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6453 {
6454         struct cfs_rq *cfs_rq;
6455         unsigned int util;
6456
6457         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6458         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6459
6460         if (sched_feat(UTIL_EST))
6461                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6462
6463         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6464 }
6465
6466 /*
6467  * cpu_util_wake: Compute CPU utilization with any contributions from
6468  * the waking task p removed.
6469  */
6470 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6471 {
6472         struct cfs_rq *cfs_rq;
6473         unsigned int util;
6474
6475         /* Task has no contribution or is new */
6476         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6477                 return cpu_util(cpu);
6478
6479         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6480         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6481
6482         /* Discount task's blocked util from CPU's util */
6483         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6484
6485         /*
6486          * Covered cases:
6487          *
6488          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6489          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6490          *    and thus we return:
6491          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) = 0
6492          *
6493          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6494          *    IDLE, then:
6495          *      cpu_util >= task_util
6496          *      cpu_util > util_est (== 0)
6497          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6498          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) >= 0
6499          *
6500          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6501          *      util_est > cpu_util
6502          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6503          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6504          *    considering the expected utilization of tasks already
6505          *    runnable on that CPU.
6506          *
6507          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6508          * covered by the following code when estimated utilization is
6509          * enabled.
6510          */
6511         if (sched_feat(UTIL_EST))
6512                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6513
6514         /*
6515          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6516          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6517          * the cpu_util call.
6518          */
6519         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6520 }
6521
6522 /*
6523  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6524  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6525  *
6526  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6527  * BALANCE_WAKE sort things out.
6528  */
6529 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6530 {
6531         long min_cap, max_cap;
6532
6533         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6534         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6535
6536         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6537         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6538                 return 0;
6539
6540         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6541         sync_entity_load_avg(&p->se);
6542
6543         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6544 }
6545
6546 /*
6547  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6548  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6549  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6550  *
6551  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6552  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6553  *
6554  * Returns the target CPU number.
6555  *
6556  * preempt must be disabled.
6557  */
6558 static int
6559 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6560 {
6561         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6562         int cpu = smp_processor_id();
6563         int new_cpu = prev_cpu;
6564         int want_affine = 0;
6565         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6566
6567         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6568                 record_wakee(p);
6569                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6570                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6571         }
6572
6573         rcu_read_lock();
6574         for_each_domain(cpu, tmp) {
6575                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6576                         break;
6577
6578                 /*
6579                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6580                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6581                  */
6582                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6583                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6584                         affine_sd = tmp;
6585                         break;
6586                 }
6587
6588                 if (tmp->flags & sd_flag)
6589                         sd = tmp;
6590                 else if (!want_affine)
6591                         break;
6592         }
6593
6594         if (affine_sd) {
6595                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6596                 if (cpu == prev_cpu)
6597                         goto pick_cpu;
6598
6599                 new_cpu = wake_affine(affine_sd, p, cpu, prev_cpu, sync);
6600         }
6601
6602         if (sd && !(sd_flag & SD_BALANCE_FORK)) {
6603                 /*
6604                  * We're going to need the task's util for capacity_spare_wake
6605                  * in find_idlest_group. Sync it up to prev_cpu's
6606                  * last_update_time.
6607                  */
6608                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6609         }
6610
6611         if (!sd) {
6612 pick_cpu:
6613                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6614                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6615
6616                         if (want_affine)
6617                                 current->recent_used_cpu = cpu;
6618                 }
6619         } else {
6620                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6621         }
6622         rcu_read_unlock();
6623
6624         return new_cpu;
6625 }
6626
6627 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6628
6629 /*
6630  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6631  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6632  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6633  */
6634 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6635 {
6636         /*
6637          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6638          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6639          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6640          * the task on the new runqueue.
6641          */
6642         if (p->state == TASK_WAKING) {
6643                 struct sched_entity *se = &p->se;
6644                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6645                 u64 min_vruntime;
6646
6647 #ifndef CONFIG_64BIT
6648                 u64 min_vruntime_copy;
6649
6650                 do {
6651                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6652                         smp_rmb();
6653                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6654                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6655 #else
6656                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6657 #endif
6658
6659                 se->vruntime -= min_vruntime;
6660         }
6661
6662         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6663                 /*
6664                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6665                  * rq->lock and can modify state directly.
6666                  */
6667                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6668                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6669
6670         } else {
6671                 /*
6672                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6673                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6674                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6675                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6676                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6677                  * sounds not bad.
6678                  */
6679                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6680         }
6681
6682         /* Tell new CPU we are migrated */
6683         p->se.avg.last_update_time = 0;
6684
6685         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6686         p->se.exec_start = 0;
6687 }
6688
6689 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6690 {
6691         remove_entity_load_avg(&p->se);
6692 }
6693 #endif /* CONFIG_SMP */
6694
6695 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6696 {
6697         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6698
6699         /*
6700          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6701          * to virtual-time in his units.
6702          *
6703          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6704          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6705          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6706          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6707          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6708          *
6709          * This is especially important for buddies when the leftmost
6710          * task is higher priority than the buddy.
6711          */
6712         return calc_delta_fair(gran, se);
6713 }
6714
6715 /*
6716  * Should 'se' preempt 'curr'.
6717  *
6718  *             |s1
6719  *        |s2
6720  *   |s3
6721  *         g
6722  *      |<--->|c
6723  *
6724  *  w(c, s1) = -1
6725  *  w(c, s2) =  0
6726  *  w(c, s3) =  1
6727  *
6728  */
6729 static int
6730 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6731 {
6732         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6733
6734         if (vdiff <= 0)
6735                 return -1;
6736
6737         gran = wakeup_gran(se);
6738         if (vdiff > gran)
6739                 return 1;
6740
6741         return 0;
6742 }
6743
6744 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6745 {
6746         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6747                 return;
6748
6749         for_each_sched_entity(se) {
6750                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6751                         return;
6752                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6753         }
6754 }
6755
6756 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6757 {
6758         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6759                 return;
6760
6761         for_each_sched_entity(se) {
6762                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6763                         return;
6764                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6765         }
6766 }
6767
6768 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6769 {
6770         for_each_sched_entity(se)
6771                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6772 }
6773
6774 /*
6775  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6776  */
6777 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6778 {
6779         struct task_struct *curr = rq->curr;
6780         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6781         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6782         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6783         int next_buddy_marked = 0;
6784
6785         if (unlikely(se == pse))
6786                 return;
6787
6788         /*
6789          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6790          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6791          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6792          * next-buddy nomination below.
6793          */
6794         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6795                 return;
6796
6797         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6798                 set_next_buddy(pse);
6799                 next_buddy_marked = 1;
6800         }
6801
6802         /*
6803          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6804          * wake up path.
6805          *
6806          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6807          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6808          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6809          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6810          * below.
6811          */
6812         if (test_tsk_need_resched(curr))
6813                 return;
6814
6815         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6816         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6817             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6818                 goto preempt;
6819
6820         /*
6821          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6822          * is driven by the tick):
6823          */
6824         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6825                 return;
6826
6827         find_matching_se(&se, &pse);
6828         update_curr(cfs_rq_of(se));
6829         BUG_ON(!pse);
6830         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6831                 /*
6832                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6833                  * triggering this preemption.
6834                  */
6835                 if (!next_buddy_marked)
6836                         set_next_buddy(pse);
6837                 goto preempt;
6838         }
6839
6840         return;
6841
6842 preempt:
6843         resched_curr(rq);
6844         /*
6845          * Only set the backward buddy when the current task is still
6846          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6847          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6848          * point, either of which can * drop the rq lock.
6849          *
6850          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6851          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6852          */
6853         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6854                 return;
6855
6856         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6857                 set_last_buddy(se);
6858 }
6859
6860 static struct task_struct *
6861 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6862 {
6863         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6864         struct sched_entity *se;
6865         struct task_struct *p;
6866         int new_tasks;
6867
6868 again:
6869         if (!cfs_rq->nr_running)
6870                 goto idle;
6871
6872 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6873         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6874                 goto simple;
6875
6876         /*
6877          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6878          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6879          *
6880          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6881          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6882          */
6883
6884         do {
6885                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6886
6887                 /*
6888                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6889                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6890                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6891                  * forget we've ever seen it.
6892                  */
6893                 if (curr) {
6894                         if (curr->on_rq)
6895                                 update_curr(cfs_rq);
6896                         else
6897                                 curr = NULL;
6898
6899                         /*
6900                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6901                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6902                          * Therefore the nr_running test will indeed
6903                          * be correct.
6904                          */
6905                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6906                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6907
6908                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6909                                         goto idle;
6910
6911                                 goto simple;
6912                         }
6913                 }
6914
6915                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6916                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6917         } while (cfs_rq);
6918
6919         p = task_of(se);
6920
6921         /*
6922          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6923          * is a different task than we started out with, try and touch the
6924          * least amount of cfs_rqs.
6925          */
6926         if (prev != p) {
6927                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6928
6929                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6930                         int se_depth = se->depth;
6931                         int pse_depth = pse->depth;
6932
6933                         if (se_depth <= pse_depth) {
6934                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6935                                 pse = parent_entity(pse);
6936                         }
6937                         if (se_depth >= pse_depth) {
6938                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6939                                 se = parent_entity(se);
6940                         }
6941                 }
6942
6943                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6944                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6945         }
6946
6947         goto done;
6948 simple:
6949 #endif
6950
6951         put_prev_task(rq, prev);
6952
6953         do {
6954                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6955                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6956                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6957         } while (cfs_rq);
6958
6959         p = task_of(se);
6960
6961 done: __maybe_unused;
6962 #ifdef CONFIG_SMP
6963         /*
6964          * Move the next running task to the front of
6965          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6966          * one.
6967          */
6968         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6969 #endif
6970
6971         if (hrtick_enabled(rq))
6972                 hrtick_start_fair(rq, p);
6973
6974         return p;
6975
6976 idle:
6977         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6978
6979         /*
6980          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6981          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6982          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6983          */
6984         if (new_tasks < 0)
6985                 return RETRY_TASK;
6986
6987         if (new_tasks > 0)
6988                 goto again;
6989
6990         return NULL;
6991 }
6992
6993 /*
6994  * Account for a descheduled task:
6995  */
6996 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6997 {
6998         struct sched_entity *se = &prev->se;
6999         struct cfs_rq *cfs_rq;
7000
7001         for_each_sched_entity(se) {
7002                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7003                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7004         }
7005 }
7006
7007 /*
7008  * sched_yield() is very simple
7009  *
7010  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7011  */
7012 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7013 {
7014         struct task_struct *curr = rq->curr;
7015         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7016         struct sched_entity *se = &curr->se;
7017
7018         /*
7019          * Are we the only task in the tree?
7020          */
7021         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7022                 return;
7023
7024         clear_buddies(cfs_rq, se);
7025
7026         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7027                 update_rq_clock(rq);
7028                 /*
7029                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7030                  */
7031                 update_curr(cfs_rq);
7032                 /*
7033                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7034                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7035                  * and double the fastpath cost.
7036                  */
7037                 rq_clock_skip_update(rq);
7038         }
7039
7040         set_skip_buddy(se);
7041 }
7042
7043 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7044 {
7045         struct sched_entity *se = &p->se;
7046
7047         /* throttled hierarchies are not runnable */
7048         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7049                 return false;
7050
7051         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7052         set_next_buddy(se);
7053
7054         yield_task_fair(rq);
7055
7056         return true;
7057 }
7058
7059 #ifdef CONFIG_SMP
7060 /**************************************************
7061  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7062  *
7063  * BASICS
7064  *
7065  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7066  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7067  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7068  *
7069  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7070  *
7071  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7072  * W_i,0 is defined as:
7073  *
7074  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7075  *
7076  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7077  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7078  *
7079  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7080  * weight:
7081  *
7082  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7083  *
7084  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7085  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7086  * can also include other factors [XXX].
7087  *
7088  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7089  * directly from (1):
7090  *
7091  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7092  *
7093  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7094  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7095  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7096  *
7097  * [XXX expand on:
7098  *     - infeasible weights;
7099  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7100  *
7101  *
7102  * SCHED DOMAINS
7103  *
7104  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7105  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7106  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7107  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7108  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7109  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7110  * the groups.
7111  *
7112  * This yields:
7113  *
7114  *     log_2 n     1     n
7115  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7116  *     i = 0      2^i   2^i
7117  *                               `- size of each group
7118  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7119  *         |         `- freq
7120  *         `- sum over all levels
7121  *
7122  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7123  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7124  *
7125  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7126  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7127  *
7128  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7129  *
7130  *             log_2 n
7131  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7132  *             k = 0
7133  *
7134  * And you'll find that:
7135  *
7136  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7137  *
7138  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7139  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7140  * of:
7141  *
7142  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7143  *
7144  *
7145  * WORK CONSERVING
7146  *
7147  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7148  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7149  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7150  *
7151  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7152  * time.
7153  *
7154  * [XXX more?]
7155  *
7156  *
7157  * CGROUPS
7158  *
7159  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7160  *
7161  *                                s_k,i
7162  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7163  *                                 S_k
7164  *
7165  * Where
7166  *
7167  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7168  *
7169  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7170  *
7171  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7172  * property.
7173  *
7174  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7175  *      rewrite all of this once again.]
7176  */
7177
7178 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7179
7180 enum fbq_type { regular, remote, all };
7181
7182 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7183 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7184 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7185 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7186 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7187 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7188
7189 struct lb_env {
7190         struct sched_domain     *sd;
7191
7192         struct rq               *src_rq;
7193         int                     src_cpu;
7194
7195         int                     dst_cpu;
7196         struct rq               *dst_rq;
7197
7198         struct cpumask          *dst_grpmask;
7199         int                     new_dst_cpu;
7200         enum cpu_idle_type      idle;
7201         long                    imbalance;
7202         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7203         struct cpumask          *cpus;
7204
7205         unsigned int            flags;
7206
7207         unsigned int            loop;
7208         unsigned int            loop_break;
7209         unsigned int            loop_max;
7210
7211         enum fbq_type           fbq_type;
7212         struct list_head        tasks;
7213 };
7214
7215 /*
7216  * Is this task likely cache-hot:
7217  */
7218 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7219 {
7220         s64 delta;
7221
7222         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7223
7224         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7225                 return 0;
7226
7227         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7228                 return 0;
7229
7230         /*
7231          * Buddy candidates are cache hot:
7232          */
7233         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7234                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7235                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7236                 return 1;
7237
7238         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7239                 return 1;
7240         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7241                 return 0;
7242
7243         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7244
7245         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7246 }
7247
7248 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7249 /*
7250  * Returns 1, if task migration degrades locality
7251  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7252  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7253  */
7254 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7255 {
7256         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7257         unsigned long src_faults, dst_faults;
7258         int src_nid, dst_nid;
7259
7260         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7261                 return -1;
7262
7263         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7264                 return -1;
7265
7266         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7267         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7268
7269         if (src_nid == dst_nid)
7270                 return -1;
7271
7272         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7273         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7274                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7275                         return 1;
7276                 else
7277                         return -1;
7278         }
7279
7280         /* Encourage migration to the preferred node. */
7281         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7282                 return 0;
7283
7284         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7285         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
7286                 return -1;
7287
7288         if (numa_group) {
7289                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7290                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7291         } else {
7292                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7293                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7294         }
7295
7296         return dst_faults < src_faults;
7297 }
7298
7299 #else
7300 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7301                                              struct lb_env *env)
7302 {
7303         return -1;
7304 }
7305 #endif
7306
7307 /*
7308  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7309  */
7310 static
7311 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7312 {
7313         int tsk_cache_hot;
7314
7315         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7316
7317         /*
7318          * We do not migrate tasks that are:
7319          * 1) throttled_lb_pair, or
7320          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7321          * 3) running (obviously), or
7322          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7323          */
7324         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7325                 return 0;
7326
7327         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7328                 int cpu;
7329
7330                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7331
7332                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7333
7334                 /*
7335                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7336                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7337                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7338                  *
7339                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7340                  * already computed one in current iteration.
7341                  */
7342                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7343                         return 0;
7344
7345                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7346                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7347                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7348                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7349                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7350                                 break;
7351                         }
7352                 }
7353
7354                 return 0;
7355         }
7356
7357         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7358         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7359
7360         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7361                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7362                 return 0;
7363         }
7364
7365         /*
7366          * Aggressive migration if:
7367          * 1) destination numa is preferred
7368          * 2) task is cache cold, or
7369          * 3) too many balance attempts have failed.
7370          */
7371         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7372         if (tsk_cache_hot == -1)
7373                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7374
7375         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7376             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7377                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7378                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7379                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7380                 }
7381                 return 1;
7382         }
7383
7384         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7385         return 0;
7386 }
7387
7388 /*
7389  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7390  */
7391 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7392 {
7393         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7394
7395         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7396         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7397         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7398 }
7399
7400 /*
7401  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7402  * part of active balancing operations within "domain".
7403  *
7404  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7405  */
7406 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7407 {
7408         struct task_struct *p;
7409
7410         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7411
7412         list_for_each_entry_reverse(p,
7413                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7414                 if (!can_migrate_task(p, env))
7415                         continue;
7416
7417                 detach_task(p, env);
7418
7419                 /*
7420                  * Right now, this is only the second place where
7421                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7422                  * so we can safely collect stats here rather than
7423                  * inside detach_tasks().
7424                  */
7425                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7426                 return p;
7427         }
7428         return NULL;
7429 }
7430
7431 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7432
7433 /*
7434  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7435  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7436  *
7437  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7438  */
7439 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7440 {
7441         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7442         struct task_struct *p;
7443         unsigned long load;
7444         int detached = 0;
7445
7446         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7447
7448         if (env->imbalance <= 0)
7449                 return 0;
7450
7451         while (!list_empty(tasks)) {
7452                 /*
7453                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7454                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7455                  */
7456                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7457                         break;
7458
7459                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7460
7461                 env->loop++;
7462                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7463                 if (env->loop > env->loop_max)
7464                         break;
7465
7466                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7467                 if (env->loop > env->loop_break) {
7468                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7469                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7470                         break;
7471                 }
7472
7473                 if (!can_migrate_task(p, env))
7474                         goto next;
7475
7476                 load = task_h_load(p);
7477
7478                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7479                         goto next;
7480
7481                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7482                         goto next;
7483
7484                 detach_task(p, env);
7485                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7486
7487                 detached++;
7488                 env->imbalance -= load;
7489
7490 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7491                 /*
7492                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7493                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7494                  * the critical section.
7495                  */
7496                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7497                         break;
7498 #endif
7499
7500                 /*
7501                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7502                  * weighted load.
7503                  */
7504                 if (env->imbalance <= 0)
7505                         break;
7506
7507                 continue;
7508 next:
7509                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7510         }
7511
7512         /*
7513          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7514          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7515          * than inside detach_one_task().
7516          */
7517         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7518
7519         return detached;
7520 }
7521
7522 /*
7523  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7524  */
7525 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7526 {
7527         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7528
7529         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7530         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7531         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7532         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7533 }
7534
7535 /*
7536  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7537  * its new rq.
7538  */
7539 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7540 {
7541         struct rq_flags rf;
7542
7543         rq_lock(rq, &rf);
7544         update_rq_clock(rq);
7545         attach_task(rq, p);
7546         rq_unlock(rq, &rf);
7547 }
7548
7549 /*
7550  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7551  * new rq.
7552  */
7553 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7554 {
7555         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7556         struct task_struct *p;
7557         struct rq_flags rf;
7558
7559         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7560         update_rq_clock(env->dst_rq);
7561
7562         while (!list_empty(tasks)) {
7563                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7564                 list_del_init(&p->se.group_node);
7565
7566                 attach_task(env->dst_rq, p);
7567         }
7568
7569         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7570 }
7571
7572 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7573 {
7574         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7575                 return true;
7576
7577         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7578                 return true;
7579
7580         return false;
7581 }
7582
7583 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7584
7585 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7586 {
7587         if (cfs_rq->load.weight)
7588                 return false;
7589
7590         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7591                 return false;
7592
7593         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7594                 return false;
7595
7596         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7597                 return false;
7598
7599         return true;
7600 }
7601
7602 static void update_blocked_averages(int cpu)
7603 {
7604         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7605         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7606         struct rq_flags rf;
7607         bool done = true;
7608
7609         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7610         update_rq_clock(rq);
7611
7612         /*
7613          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7614          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7615          */
7616         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7617                 struct sched_entity *se;
7618
7619                 /* throttled entities do not contribute to load */
7620                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7621                         continue;
7622
7623                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7624                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7625
7626                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7627                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7628                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7629                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7630
7631                 /*
7632                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7633                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7634                  */
7635                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7636                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7637
7638                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7639                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7640                         done = false;
7641         }
7642
7643 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7644         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7645         if (done)
7646                 rq->has_blocked_load = 0;
7647 #endif
7648         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7649 }
7650
7651 /*
7652  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7653  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7654  * group is a fraction of its parents load.
7655  */
7656 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7657 {
7658         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7659         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7660         unsigned long now = jiffies;
7661         unsigned long load;
7662
7663         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7664                 return;
7665
7666         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7667         for_each_sched_entity(se) {
7668                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7669                 cfs_rq->h_load_next = se;
7670                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7671                         break;
7672         }
7673
7674         if (!se) {
7675                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7676                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7677         }
7678
7679         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7680                 load = cfs_rq->h_load;
7681                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7682                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7683                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7684                 cfs_rq->h_load = load;
7685                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7686         }
7687 }
7688
7689 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7690 {
7691         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7692
7693         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7694         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7695                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7696 }
7697 #else
7698 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7699 {
7700         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7701         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7702         struct rq_flags rf;
7703
7704         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7705         update_rq_clock(rq);
7706         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7707 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7708         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7709         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7710                 rq->has_blocked_load = 0;
7711 #endif
7712         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7713 }
7714
7715 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7716 {
7717         return p->se.avg.load_avg;
7718 }
7719 #endif
7720
7721 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7722
7723 enum group_type {
7724         group_other = 0,
7725         group_imbalanced,
7726         group_overloaded,
7727 };
7728
7729 /*
7730  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7731  */
7732 struct sg_lb_stats {
7733         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7734         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7735         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7736         unsigned long load_per_task;
7737         unsigned long group_capacity;
7738         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7739         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7740         unsigned int idle_cpus;
7741         unsigned int group_weight;
7742         enum group_type group_type;
7743         int group_no_capacity;
7744 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7745         unsigned int nr_numa_running;
7746         unsigned int nr_preferred_running;
7747 #endif
7748 };
7749
7750 /*
7751  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7752  *               during load balancing.
7753  */
7754 struct sd_lb_stats {
7755         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7756         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7757         unsigned long total_running;
7758         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7759         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7760         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7761
7762         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7763         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7764 };
7765
7766 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7767 {
7768         /*
7769          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7770          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7771          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7772          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7773          */
7774         *sds = (struct sd_lb_stats){
7775                 .busiest = NULL,
7776                 .local = NULL,
7777                 .total_running = 0UL,
7778                 .total_load = 0UL,
7779                 .total_capacity = 0UL,
7780                 .busiest_stat = {
7781                         .avg_load = 0UL,
7782                         .sum_nr_running = 0,
7783                         .group_type = group_other,
7784                 },
7785         };
7786 }
7787
7788 /**
7789  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7790  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7791  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7792  *
7793  * Return: The load index.
7794  */
7795 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7796                                         enum cpu_idle_type idle)
7797 {
7798         int load_idx;
7799
7800         switch (idle) {
7801         case CPU_NOT_IDLE:
7802                 load_idx = sd->busy_idx;
7803                 break;
7804
7805         case CPU_NEWLY_IDLE:
7806                 load_idx = sd->newidle_idx;
7807                 break;
7808         default:
7809                 load_idx = sd->idle_idx;
7810                 break;
7811         }
7812
7813         return load_idx;
7814 }
7815
7816 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7817 {
7818         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7819         u64 total, used, age_stamp, avg;
7820         s64 delta;
7821
7822         /*
7823          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7824          * we read them once before doing sanity checks on them.
7825          */
7826         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7827         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7828         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7829
7830         if (unlikely(delta < 0))
7831                 delta = 0;
7832
7833         total = sched_avg_period() + delta;
7834
7835         used = div_u64(avg, total);
7836
7837         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7838                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7839
7840         return 1;
7841 }
7842
7843 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7844 {
7845         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7846         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7847
7848         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7849
7850         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7851         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7852
7853         if (!capacity)
7854                 capacity = 1;
7855
7856         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7857         sdg->sgc->capacity = capacity;
7858         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7859 }
7860
7861 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7862 {
7863         struct sched_domain *child = sd->child;
7864         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7865         unsigned long capacity, min_capacity;
7866         unsigned long interval;
7867
7868         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7869         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7870         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7871
7872         if (!child) {
7873                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7874                 return;
7875         }
7876
7877         capacity = 0;
7878         min_capacity = ULONG_MAX;
7879
7880         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7881                 /*
7882                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7883                  * span the current group.
7884                  */
7885
7886                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7887                         struct sched_group_capacity *sgc;
7888                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7889
7890                         /*
7891                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7892                          * gets here before we've attached the domains to the
7893                          * runqueues.
7894                          *
7895                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7896                          * in update_cpu_capacity().
7897                          *
7898                          * This avoids capacity from being 0 and
7899                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7900                          */
7901                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7902                                 capacity += capacity_of(cpu);
7903                         } else {
7904                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7905                                 capacity += sgc->capacity;
7906                         }
7907
7908                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7909                 }
7910         } else  {
7911                 /*
7912                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7913                  * span the current group.
7914                  */
7915
7916                 group = child->groups;
7917                 do {
7918                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7919
7920                         capacity += sgc->capacity;
7921                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7922                         group = group->next;
7923                 } while (group != child->groups);
7924         }
7925
7926         sdg->sgc->capacity = capacity;
7927         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7928 }
7929
7930 /*
7931  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7932  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7933  * Return true is the capacity is reduced
7934  */
7935 static inline int
7936 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7937 {
7938         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7939                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7940 }
7941
7942 /*
7943  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7944  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7945  *
7946  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7947  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7948  * Something like:
7949  *
7950  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7951  *              *     * * *
7952  *
7953  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7954  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7955  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7956  *
7957  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7958  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7959  * moving tasks due to affinity constraints.
7960  *
7961  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7962  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7963  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7964  * to create an effective group imbalance.
7965  *
7966  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7967  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7968  * subtle and fragile situation.
7969  */
7970
7971 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7972 {
7973         return group->sgc->imbalance;
7974 }
7975
7976 /*
7977  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7978  * be used by some tasks.
7979  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7980  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7981  * available capacity for CFS tasks.
7982  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7983  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7984  * capacity in meaningful for the load balancer.
7985  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7986  * any benefit for the load balance.
7987  */
7988 static inline bool
7989 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7990 {
7991         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7992                 return true;
7993
7994         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7995                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7996                 return true;
7997
7998         return false;
7999 }
8000
8001 /*
8002  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8003  *  handle.
8004  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8005  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8006  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8007  *  false.
8008  */
8009 static inline bool
8010 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8011 {
8012         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8013                 return false;
8014
8015         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8016                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8017                 return true;
8018
8019         return false;
8020 }
8021
8022 /*
8023  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8024  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8025  */
8026 static inline bool
8027 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8028 {
8029         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8030                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8031 }
8032
8033 static inline enum
8034 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8035                           struct sg_lb_stats *sgs)
8036 {
8037         if (sgs->group_no_capacity)
8038                 return group_overloaded;
8039
8040         if (sg_imbalanced(group))
8041                 return group_imbalanced;
8042
8043         return group_other;
8044 }
8045
8046 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8047 {
8048 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8049         unsigned int cpu = rq->cpu;
8050
8051         if (!rq->has_blocked_load)
8052                 return false;
8053
8054         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8055                 return false;
8056
8057         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8058                 return true;
8059
8060         update_blocked_averages(cpu);
8061
8062         return rq->has_blocked_load;
8063 #else
8064         return false;
8065 #endif
8066 }
8067
8068 /**
8069  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8070  * @env: The load balancing environment.
8071  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8072  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8073  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8074  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8075  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8076  */
8077 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8078                         struct sched_group *group, int load_idx,
8079                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8080                         bool *overload)
8081 {
8082         unsigned long load;
8083         int i, nr_running;
8084
8085         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8086
8087         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8088                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8089
8090                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8091                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8092
8093                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8094                 if (local_group)
8095                         load = target_load(i, load_idx);
8096                 else
8097                         load = source_load(i, load_idx);
8098
8099                 sgs->group_load += load;
8100                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8101                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8102
8103                 nr_running = rq->nr_running;
8104                 if (nr_running > 1)
8105                         *overload = true;
8106
8107 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8108                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8109                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8110 #endif
8111                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8112                 /*
8113                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8114                  */
8115                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8116                         sgs->idle_cpus++;
8117         }
8118
8119         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8120         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8121         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8122
8123         if (sgs->sum_nr_running)
8124                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8125
8126         sgs->group_weight = group->group_weight;
8127
8128         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8129         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8130 }
8131
8132 /**
8133  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8134  * @env: The load balancing environment.
8135  * @sds: sched_domain statistics
8136  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8137  * @sgs: sched_group statistics
8138  *
8139  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8140  * busiest group.
8141  *
8142  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8143  * busiest group. %false otherwise.
8144  */
8145 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8146                                    struct sd_lb_stats *sds,
8147                                    struct sched_group *sg,
8148                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8149 {
8150         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8151
8152         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8153                 return true;
8154
8155         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8156                 return false;
8157
8158         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8159                 return false;
8160
8161         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8162                 goto asym_packing;
8163
8164         /*
8165          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8166          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8167          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8168          * power/energy consequences are not considered.
8169          */
8170         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8171             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8172                 return false;
8173
8174 asym_packing:
8175         /* This is the busiest node in its class. */
8176         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8177                 return true;
8178
8179         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8180         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8181                 return true;
8182         /*
8183          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8184          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8185          * of lower priority than ourself as busy.
8186          */
8187         if (sgs->sum_nr_running &&
8188             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8189                 if (!sds->busiest)
8190                         return true;
8191
8192                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8193                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8194                                       sg->asym_prefer_cpu))
8195                         return true;
8196         }
8197
8198         return false;
8199 }
8200
8201 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8202 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8203 {
8204         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8205                 return regular;
8206         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8207                 return remote;
8208         return all;
8209 }
8210
8211 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8212 {
8213         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8214                 return regular;
8215         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8216                 return remote;
8217         return all;
8218 }
8219 #else
8220 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8221 {
8222         return all;
8223 }
8224
8225 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8226 {
8227         return regular;
8228 }
8229 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8230
8231 /**
8232  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8233  * @env: The load balancing environment.
8234  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8235  */
8236 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8237 {
8238         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8239         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8240         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8241         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8242         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8243         bool overload = false;
8244
8245         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8246                 prefer_sibling = 1;
8247
8248 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8249         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8250                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8251 #endif
8252
8253         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8254
8255         do {
8256                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8257                 int local_group;
8258
8259                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8260                 if (local_group) {
8261                         sds->local = sg;
8262                         sgs = local;
8263
8264                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8265                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8266                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8267                 }
8268
8269                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8270                                                 &overload);
8271
8272                 if (local_group)
8273                         goto next_group;
8274
8275                 /*
8276                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8277                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8278                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8279                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8280                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8281                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8282                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8283                  * the tasks on the system).
8284                  */
8285                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8286                     group_has_capacity(env, local) &&
8287                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8288                         sgs->group_no_capacity = 1;
8289                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8290                 }
8291
8292                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8293                         sds->busiest = sg;
8294                         sds->busiest_stat = *sgs;
8295                 }
8296
8297 next_group:
8298                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8299                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8300                 sds->total_load += sgs->group_load;
8301                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8302
8303                 sg = sg->next;
8304         } while (sg != env->sd->groups);
8305
8306 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8307         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8308             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8309
8310                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8311                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8312         }
8313 #endif
8314
8315         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8316                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8317
8318         if (!env->sd->parent) {
8319                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8320                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8321                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8322         }
8323 }
8324
8325 /**
8326  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8327  *                      sched domain.
8328  *
8329  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8330  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8331  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8332  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8333  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8334  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8335  *
8336  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8337  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8338  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8339  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8340  * number.
8341  *
8342  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8343  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8344  *
8345  * @env: The load balancing environment.
8346  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8347  */
8348 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8349 {
8350         int busiest_cpu;
8351
8352         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8353                 return 0;
8354
8355         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8356                 return 0;
8357
8358         if (!sds->busiest)
8359                 return 0;
8360
8361         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8362         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8363                 return 0;
8364
8365         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8366                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8367                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8368
8369         return 1;
8370 }
8371
8372 /**
8373  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8374  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8375  *                      load balancing.
8376  * @env: The load balancing environment.
8377  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8378  */
8379 static inline
8380 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8381 {
8382         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8383         unsigned int imbn = 2;
8384         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8385         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8386
8387         local = &sds->local_stat;
8388         busiest = &sds->busiest_stat;
8389
8390         if (!local->sum_nr_running)
8391                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8392         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8393                 imbn = 1;
8394
8395         scaled_busy_load_per_task =
8396                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8397                 busiest->group_capacity;
8398
8399         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8400             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8401                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8402                 return;
8403         }
8404
8405         /*
8406          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8407          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8408          * moving them.
8409          */
8410
8411         capa_now += busiest->group_capacity *
8412                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8413         capa_now += local->group_capacity *
8414                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8415         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8416
8417         /* Amount of load we'd subtract */
8418         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8419                 capa_move += busiest->group_capacity *
8420                             min(busiest->load_per_task,
8421                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8422         }
8423
8424         /* Amount of load we'd add */
8425         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8426             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8427                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8428                       local->group_capacity;
8429         } else {
8430                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8431                       local->group_capacity;
8432         }
8433         capa_move += local->group_capacity *
8434                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8435         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8436
8437         /* Move if we gain throughput */
8438         if (capa_move > capa_now)
8439                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8440 }
8441
8442 /**
8443  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8444  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8445  * @env: load balance environment
8446  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8447  */
8448 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8449 {
8450         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8451         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8452
8453         local = &sds->local_stat;
8454         busiest = &sds->busiest_stat;
8455
8456         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8457                 /*
8458                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8459                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8460                  */
8461                 busiest->load_per_task =
8462                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8463         }
8464
8465         /*
8466          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8467          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8468          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8469          * skipped when updating the busiest sg:
8470          */
8471         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8472             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8473                 env->imbalance = 0;
8474                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8475         }
8476
8477         /*
8478          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8479          */
8480         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8481             local->group_type   == group_overloaded) {
8482                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8483                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8484                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8485                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8486                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8487                 } else
8488                         load_above_capacity = ~0UL;
8489         }
8490
8491         /*
8492          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8493          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8494          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8495          * we also don't want to reduce the group load below the group
8496          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8497          */
8498         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8499
8500         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8501         env->imbalance = min(
8502                 max_pull * busiest->group_capacity,
8503                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8504         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8505
8506         /*
8507          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8508          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8509          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8510          * moved
8511          */
8512         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8513                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8514 }
8515
8516 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8517
8518 /**
8519  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8520  * if there is an imbalance.
8521  *
8522  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8523  * to restore balance.
8524  *
8525  * @env: The load balancing environment.
8526  *
8527  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8528  */
8529 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8530 {
8531         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8532         struct sd_lb_stats sds;
8533
8534         init_sd_lb_stats(&sds);
8535
8536         /*
8537          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8538          * this level.
8539          */
8540         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8541         local = &sds.local_stat;
8542         busiest = &sds.busiest_stat;
8543
8544         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8545         if (check_asym_packing(env, &sds))
8546                 return sds.busiest;
8547
8548         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8549         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8550                 goto out_balanced;
8551
8552         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8553         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8554                                                 / sds.total_capacity;
8555
8556         /*
8557          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8558          * work because they assume all things are equal, which typically
8559          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8560          */
8561         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8562                 goto force_balance;
8563
8564         /*
8565          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8566          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8567          */
8568         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8569             busiest->group_no_capacity)
8570                 goto force_balance;
8571
8572         /*
8573          * If the local group is busier than the selected busiest group
8574          * don't try and pull any tasks.
8575          */
8576         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8577                 goto out_balanced;
8578
8579         /*
8580          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8581          * average load.
8582          */
8583         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8584                 goto out_balanced;
8585
8586         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8587                 /*
8588                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8589                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8590                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8591                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8592                  * might end up to just move the imbalance on another group
8593                  */
8594                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8595                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8596                         goto out_balanced;
8597         } else {
8598                 /*
8599                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8600                  * imbalance_pct to be conservative.
8601                  */
8602                 if (100 * busiest->avg_load <=
8603                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8604                         goto out_balanced;
8605         }
8606
8607 force_balance:
8608         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8609         calculate_imbalance(env, &sds);
8610         return sds.busiest;
8611
8612 out_balanced:
8613         env->imbalance = 0;
8614         return NULL;
8615 }
8616
8617 /*
8618  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8619  */
8620 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8621                                      struct sched_group *group)
8622 {
8623         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8624         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8625         int i;
8626
8627         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8628                 unsigned long capacity, wl;
8629                 enum fbq_type rt;
8630
8631                 rq = cpu_rq(i);
8632                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8633
8634                 /*
8635                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8636                  *  - regular: there are !numa tasks
8637                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8638                  *  - all:     there is no distinction
8639                  *
8640                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8641                  * ignore those when there's better options.
8642                  *
8643                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8644                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8645                  * queue by moving tasks around inside the node.
8646                  *
8647                  * If we cannot move enough load due to this classification
8648                  * the next pass will adjust the group classification and
8649                  * allow migration of more tasks.
8650                  *
8651                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8652                  */
8653                 if (rt > env->fbq_type)
8654                         continue;
8655
8656                 capacity = capacity_of(i);
8657
8658                 wl = weighted_cpuload(rq);
8659
8660                 /*
8661                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8662                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8663                  */
8664
8665                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8666                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8667                         continue;
8668
8669                 /*
8670                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8671                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8672                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8673                  * potentially running at a lower capacity.
8674                  *
8675                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8676                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8677                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8678                  * our previous maximum.
8679                  */
8680                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8681                         busiest_load = wl;
8682                         busiest_capacity = capacity;
8683                         busiest = rq;
8684                 }
8685         }
8686
8687         return busiest;
8688 }
8689
8690 /*
8691  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8692  * so long as it is large enough.
8693  */
8694 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8695
8696 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8697 {
8698         struct sched_domain *sd = env->sd;
8699
8700         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8701
8702                 /*
8703                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8704                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8705                  * highest priority CPUs.
8706                  */
8707                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8708                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8709                         return 1;
8710         }
8711
8712         /*
8713          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8714          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8715          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8716          * available on dst_cpu.
8717          */
8718         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8719             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8720                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8721                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8722                         return 1;
8723         }
8724
8725         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8726 }
8727
8728 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8729
8730 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8731 {
8732         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8733         int cpu, balance_cpu = -1;
8734
8735         /*
8736          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8737          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8738          */
8739         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8740                 return 0;
8741
8742         /*
8743          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8744          * to do the newly idle load balance.
8745          */
8746         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8747                 return 1;
8748
8749         /* Try to find first idle CPU */
8750         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8751                 if (!idle_cpu(cpu))
8752                         continue;
8753
8754                 balance_cpu = cpu;
8755                 break;
8756         }
8757
8758         if (balance_cpu == -1)
8759                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8760
8761         /*
8762          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8763          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8764          */
8765         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8766 }
8767
8768 /*
8769  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8770  * tasks if there is an imbalance.
8771  */
8772 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8773                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8774                         int *continue_balancing)
8775 {
8776         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8777         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8778         struct sched_group *group;
8779         struct rq *busiest;
8780         struct rq_flags rf;
8781         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8782
8783         struct lb_env env = {
8784                 .sd             = sd,
8785                 .dst_cpu        = this_cpu,
8786                 .dst_rq         = this_rq,
8787                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8788                 .idle           = idle,
8789                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8790                 .cpus           = cpus,
8791                 .fbq_type       = all,
8792                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8793         };
8794
8795         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8796
8797         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8798
8799 redo:
8800         if (!should_we_balance(&env)) {
8801                 *continue_balancing = 0;
8802                 goto out_balanced;
8803         }
8804
8805         group = find_busiest_group(&env);
8806         if (!group) {
8807                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8808                 goto out_balanced;
8809         }
8810
8811         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8812         if (!busiest) {
8813                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8814                 goto out_balanced;
8815         }
8816
8817         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8818
8819         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8820
8821         env.src_cpu = busiest->cpu;
8822         env.src_rq = busiest;
8823
8824         ld_moved = 0;
8825         if (busiest->nr_running > 1) {
8826                 /*
8827                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8828                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8829                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8830                  * correctly treated as an imbalance.
8831                  */
8832                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8833                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8834
8835 more_balance:
8836                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8837                 update_rq_clock(busiest);
8838
8839                 /*
8840                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8841                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8842                  */
8843                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8844
8845                 /*
8846                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8847                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8848                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8849                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8850                  * See task_rq_lock() family for the details.
8851                  */
8852
8853                 rq_unlock(busiest, &rf);
8854
8855                 if (cur_ld_moved) {
8856                         attach_tasks(&env);
8857                         ld_moved += cur_ld_moved;
8858                 }
8859
8860                 local_irq_restore(rf.flags);
8861
8862                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8863                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8864                         goto more_balance;
8865                 }
8866
8867                 /*
8868                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8869                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8870                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8871                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8872                  * sched_group.
8873                  *
8874                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8875                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8876                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8877                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8878                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8879                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8880                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8881                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8882                  * This however should not happen so much in practice and
8883                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8884                  * excess load moved.
8885                  */
8886                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8887
8888                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8889                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8890
8891                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8892                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8893                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8894                         env.loop         = 0;
8895                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8896
8897                         /*
8898                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8899                          * need to continue with same src_cpu.
8900                          */
8901                         goto more_balance;
8902                 }
8903
8904                 /*
8905                  * We failed to reach balance because of affinity.
8906                  */
8907                 if (sd_parent) {
8908                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8909
8910                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8911                                 *group_imbalance = 1;
8912                 }
8913
8914                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8915                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8916                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8917                         /*
8918                          * Attempting to continue load balancing at the current
8919                          * sched_domain level only makes sense if there are
8920                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8921                          * pull load from which are not contained within the
8922                          * destination group that is receiving any migrated
8923                          * load.
8924                          */
8925                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8926                                 env.loop = 0;
8927                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8928                                 goto redo;
8929                         }
8930                         goto out_all_pinned;
8931                 }
8932         }
8933
8934         if (!ld_moved) {
8935                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8936                 /*
8937                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8938                  * We do not want newidle balance, which can be very
8939                  * frequent, pollute the failure counter causing
8940                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8941                  */
8942                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8943                         sd->nr_balance_failed++;
8944
8945                 if (need_active_balance(&env)) {
8946                         unsigned long flags;
8947
8948                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8949
8950                         /*
8951                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8952                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8953                          * moved to this_cpu:
8954                          */
8955                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8956                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8957                                                             flags);
8958                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8959                                 goto out_one_pinned;
8960                         }
8961
8962                         /*
8963                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8964                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8965                          * only after active load balance is finished.
8966                          */
8967                         if (!busiest->active_balance) {
8968                                 busiest->active_balance = 1;
8969                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8970                                 active_balance = 1;
8971                         }
8972                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8973
8974                         if (active_balance) {
8975                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8976                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8977                                         &busiest->active_balance_work);
8978                         }
8979
8980                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8981                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8982                 }
8983         } else
8984                 sd->nr_balance_failed = 0;
8985
8986         if (likely(!active_balance)) {
8987                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8988                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8989         } else {
8990                 /*
8991                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8992                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8993                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8994                  * detach_tasks).
8995                  */
8996                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8997                         sd->balance_interval *= 2;
8998         }
8999
9000         goto out;
9001
9002 out_balanced:
9003         /*
9004          * We reach balance although we may have faced some affinity
9005          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9006          */
9007         if (sd_parent) {
9008                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9009
9010                 if (*group_imbalance)
9011                         *group_imbalance = 0;
9012         }
9013
9014 out_all_pinned:
9015         /*
9016          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9017          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9018          * can try to migrate them.
9019          */
9020         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9021
9022         sd->nr_balance_failed = 0;
9023
9024 out_one_pinned:
9025         /* tune up the balancing interval */
9026         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9027                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9028                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9029                 sd->balance_interval *= 2;
9030
9031         ld_moved = 0;
9032 out:
9033         return ld_moved;
9034 }
9035
9036 static inline unsigned long
9037 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9038 {
9039         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9040
9041         if (cpu_busy)
9042                 interval *= sd->busy_factor;
9043
9044         /* scale ms to jiffies */
9045         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9046         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9047
9048         return interval;
9049 }
9050
9051 static inline void
9052 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9053 {
9054         unsigned long interval, next;
9055
9056         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9057         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9058         next = sd->last_balance + interval;
9059
9060         if (time_after(*next_balance, next))
9061                 *next_balance = next;
9062 }
9063
9064 /*
9065  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9066  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9067  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9068  * avoids physical / logical imbalances.
9069  */
9070 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9071 {
9072         struct rq *busiest_rq = data;
9073         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9074         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9075         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9076         struct sched_domain *sd;
9077         struct task_struct *p = NULL;
9078         struct rq_flags rf;
9079
9080         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9081         /*
9082          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9083          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9084          * inactive CPUs.
9085          */
9086         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9087                 goto out_unlock;
9088
9089         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9090         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9091                      !busiest_rq->active_balance))
9092                 goto out_unlock;
9093
9094         /* Is there any task to move? */
9095         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9096                 goto out_unlock;
9097
9098         /*
9099          * This condition is "impossible", if it occurs
9100          * we need to fix it. Originally reported by
9101          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9102          */
9103         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9104
9105         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9106         rcu_read_lock();
9107         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9108                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9109                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9110                                 break;
9111         }
9112
9113         if (likely(sd)) {
9114                 struct lb_env env = {
9115                         .sd             = sd,
9116                         .dst_cpu        = target_cpu,
9117                         .dst_rq         = target_rq,
9118                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9119                         .src_rq         = busiest_rq,
9120                         .idle           = CPU_IDLE,
9121                         /*
9122                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9123                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9124                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9125                          * about DST_PINNED.
9126                          */
9127                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9128                 };
9129
9130                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9131                 update_rq_clock(busiest_rq);
9132
9133                 p = detach_one_task(&env);
9134                 if (p) {
9135                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9136                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9137                         sd->nr_balance_failed = 0;
9138                 } else {
9139                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9140                 }
9141         }
9142         rcu_read_unlock();
9143 out_unlock:
9144         busiest_rq->active_balance = 0;
9145         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9146
9147         if (p)
9148                 attach_one_task(target_rq, p);
9149
9150         local_irq_enable();
9151
9152         return 0;
9153 }
9154
9155 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9156
9157 /*
9158  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9159  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9160  */
9161 void update_max_interval(void)
9162 {
9163         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9164 }
9165
9166 /*
9167  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9168  * and initiates a balancing operation if so.
9169  *
9170  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9171  */
9172 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9173 {
9174         int continue_balancing = 1;
9175         int cpu = rq->cpu;
9176         unsigned long interval;
9177         struct sched_domain *sd;
9178         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9179         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9180         int update_next_balance = 0;
9181         int need_serialize, need_decay = 0;
9182         u64 max_cost = 0;
9183
9184         rcu_read_lock();
9185         for_each_domain(cpu, sd) {
9186                 /*
9187                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9188                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9189                  */
9190                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9191                         sd->max_newidle_lb_cost =
9192                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9193                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9194                         need_decay = 1;
9195                 }
9196                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9197
9198                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9199                         continue;
9200
9201                 /*
9202                  * Stop the load balance at this level. There is another
9203                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9204                  * actively.
9205                  */
9206                 if (!continue_balancing) {
9207                         if (need_decay)
9208                                 continue;
9209                         break;
9210                 }
9211
9212                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9213
9214                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9215                 if (need_serialize) {
9216                         if (!spin_trylock(&balancing))
9217                                 goto out;
9218                 }
9219
9220                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9221                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9222                                 /*
9223                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9224                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9225                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9226                                  */
9227                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9228                         }
9229                         sd->last_balance = jiffies;
9230                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9231                 }
9232                 if (need_serialize)
9233                         spin_unlock(&balancing);
9234 out:
9235                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9236                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9237                         update_next_balance = 1;
9238                 }
9239         }
9240         if (need_decay) {
9241                 /*
9242                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9243                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9244                  */
9245                 rq->max_idle_balance_cost =
9246                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9247         }
9248         rcu_read_unlock();
9249
9250         /*
9251          * next_balance will be updated only when there is a need.
9252          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9253          * updated.
9254          */
9255         if (likely(update_next_balance)) {
9256                 rq->next_balance = next_balance;
9257
9258 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9259                 /*
9260                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9261                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9262                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9263                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9264                  * balance for itself and we need to update the
9265                  * nohz.next_balance accordingly.
9266                  */
9267                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9268                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9269 #endif
9270         }
9271 }
9272
9273 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9274 {
9275         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9276 }
9277
9278 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9279 /*
9280  * idle load balancing details
9281  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9282  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9283  *   load balancing for all the idle CPUs.
9284  */
9285
9286 static inline int find_new_ilb(void)
9287 {
9288         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9289
9290         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9291                 return ilb;
9292
9293         return nr_cpu_ids;
9294 }
9295
9296 /*
9297  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9298  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9299  * CPU (if there is one).
9300  */
9301 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9302 {
9303         int ilb_cpu;
9304
9305         nohz.next_balance++;
9306
9307         ilb_cpu = find_new_ilb();
9308
9309         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9310                 return;
9311
9312         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9313         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9314                 return;
9315
9316         /*
9317          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9318          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9319          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9320          * will be run before returning from the IPI.
9321          */
9322         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9323 }
9324
9325 /*
9326  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9327  * of an idle cpu in the system.
9328  *   - This rq has more than one task.
9329  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9330  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9331  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9332  *     multiple busy cpu.
9333  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9334  *     domain span are idle.
9335  */
9336 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9337 {
9338         unsigned long now = jiffies;
9339         struct sched_domain_shared *sds;
9340         struct sched_domain *sd;
9341         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9342         unsigned int flags = 0;
9343
9344         if (unlikely(rq->idle_balance))
9345                 return;
9346
9347         /*
9348          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9349          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9350          */
9351         nohz_balance_exit_idle(rq);
9352
9353         /*
9354          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9355          * balancing.
9356          */
9357         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9358                 return;
9359
9360         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9361             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9362                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9363
9364         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9365                 goto out;
9366
9367         if (rq->nr_running >= 2) {
9368                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9369                 goto out;
9370         }
9371
9372         rcu_read_lock();
9373         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9374         if (sds) {
9375                 /*
9376                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9377                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9378                  */
9379                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9380                 if (nr_busy > 1) {
9381                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9382                         goto unlock;
9383                 }
9384
9385         }
9386
9387         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9388         if (sd) {
9389                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9390                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9391                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9392                         goto unlock;
9393                 }
9394         }
9395
9396         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9397         if (sd) {
9398                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9399                         if (i == cpu ||
9400                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9401                                 continue;
9402
9403                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9404                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9405                                 goto unlock;
9406                         }
9407                 }
9408         }
9409 unlock:
9410         rcu_read_unlock();
9411 out:
9412         if (flags)
9413                 kick_ilb(flags);
9414 }
9415
9416 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9417 {
9418         struct sched_domain *sd;
9419
9420         rcu_read_lock();
9421         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9422
9423         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9424                 goto unlock;
9425         sd->nohz_idle = 0;
9426
9427         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9428 unlock:
9429         rcu_read_unlock();
9430 }
9431
9432 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9433 {
9434         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9435
9436         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9437                 return;
9438
9439         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9440         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9441         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9442
9443         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9444 }
9445
9446 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9447 {
9448         struct sched_domain *sd;
9449
9450         rcu_read_lock();
9451         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9452
9453         if (!sd || sd->nohz_idle)
9454                 goto unlock;
9455         sd->nohz_idle = 1;
9456
9457         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9458 unlock:
9459         rcu_read_unlock();
9460 }
9461
9462 /*
9463  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9464  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9465  */
9466 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9467 {
9468         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9469
9470         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9471
9472         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9473         if (!cpu_active(cpu))
9474                 return;
9475
9476         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9477         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9478                 return;
9479
9480         /*
9481          * Can be set safely without rq->lock held
9482          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9483          * rq->lock is held during the check and the clear
9484          */
9485         rq->has_blocked_load = 1;
9486
9487         /*
9488          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9489          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9490          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9491          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9492          */
9493         if (rq->nohz_tick_stopped)
9494                 goto out;
9495
9496         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9497         if (on_null_domain(rq))
9498                 return;
9499
9500         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9501
9502         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9503         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9504
9505         /*
9506          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9507          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9508          * store.
9509          */
9510         smp_mb__after_atomic();
9511
9512         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9513
9514 out:
9515         /*
9516          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9517          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9518          */
9519         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9520 }
9521
9522 /*
9523  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9524  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9525  * tasks movement depending of flags.
9526  * The function returns false if the loop has stopped before running
9527  * through all idle CPUs.
9528  */
9529 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9530                                enum cpu_idle_type idle)
9531 {
9532         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9533         unsigned long now = jiffies;
9534         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9535         bool has_blocked_load = false;
9536         int update_next_balance = 0;
9537         int this_cpu = this_rq->cpu;
9538         int balance_cpu;
9539         int ret = false;
9540         struct rq *rq;
9541
9542         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9543
9544         /*
9545          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9546          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9547          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9548          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9549          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9550          * check the load of an idle cpu.
9551          */
9552         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9553
9554         /*
9555          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9556          * store from nohz_balance_enter_idle().
9557          */
9558         smp_mb();
9559
9560         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9561                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9562                         continue;
9563
9564                 /*
9565                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9566                  * work being done for other CPUs. Next load
9567                  * balancing owner will pick it up.
9568                  */
9569                 if (need_resched()) {
9570                         has_blocked_load = true;
9571                         goto abort;
9572                 }
9573
9574                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9575
9576                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9577
9578                 /*
9579                  * If time for next balance is due,
9580                  * do the balance.
9581                  */
9582                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9583                         struct rq_flags rf;
9584
9585                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9586                         update_rq_clock(rq);
9587                         cpu_load_update_idle(rq);
9588                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9589
9590                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9591                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9592                 }
9593
9594                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9595                         next_balance = rq->next_balance;
9596                         update_next_balance = 1;
9597                 }
9598         }
9599
9600         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9601         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9602                 update_blocked_averages(this_cpu);
9603                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9604         }
9605
9606         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9607                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9608
9609         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9610                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9611
9612         /* The full idle balance loop has been done */
9613         ret = true;
9614
9615 abort:
9616         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9617         if (has_blocked_load)
9618                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9619
9620         /*
9621          * next_balance will be updated only when there is a need.
9622          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9623          * updated.
9624          */
9625         if (likely(update_next_balance))
9626                 nohz.next_balance = next_balance;
9627
9628         return ret;
9629 }
9630
9631 /*
9632  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9633  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9634  */
9635 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9636 {
9637         int this_cpu = this_rq->cpu;
9638         unsigned int flags;
9639
9640         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9641                 return false;
9642
9643         if (idle != CPU_IDLE) {
9644                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9645                 return false;
9646         }
9647
9648         /*
9649          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9650          */
9651         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9652         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9653                 return false;
9654
9655         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9656
9657         return true;
9658 }
9659
9660 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9661 {
9662         int this_cpu = this_rq->cpu;
9663
9664         /*
9665          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9666          * housekeeping
9667          */
9668         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9669                 return;
9670
9671         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9672         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9673                 return;
9674
9675         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9676         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9677             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9678                 return;
9679
9680         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9681         /*
9682          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9683          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9684          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9685          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9686          */
9687         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9688                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9689         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9690 }
9691
9692 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9693 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9694
9695 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9696 {
9697         return false;
9698 }
9699
9700 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9701 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9702
9703 /*
9704  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9705  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9706  */
9707 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9708 {
9709         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9710         int this_cpu = this_rq->cpu;
9711         struct sched_domain *sd;
9712         int pulled_task = 0;
9713         u64 curr_cost = 0;
9714
9715         /*
9716          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9717          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9718          */
9719         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9720
9721         /*
9722          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9723          */
9724         if (!cpu_active(this_cpu))
9725                 return 0;
9726
9727         /*
9728          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9729          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9730          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9731          * re-start the picking loop.
9732          */
9733         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9734
9735         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9736             !this_rq->rd->overload) {
9737
9738                 rcu_read_lock();
9739                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9740                 if (sd)
9741                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9742                 rcu_read_unlock();
9743
9744                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9745
9746                 goto out;
9747         }
9748
9749         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9750
9751         update_blocked_averages(this_cpu);
9752         rcu_read_lock();
9753         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9754                 int continue_balancing = 1;
9755                 u64 t0, domain_cost;
9756
9757                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9758                         continue;
9759
9760                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9761                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9762                         break;
9763                 }
9764
9765                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9766                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9767
9768                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9769                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9770                                                    &continue_balancing);
9771
9772                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9773                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9774                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9775
9776                         curr_cost += domain_cost;
9777                 }
9778
9779                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9780
9781                 /*
9782                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9783                  * now runnable tasks on this rq.
9784                  */
9785                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9786                         break;
9787         }
9788         rcu_read_unlock();
9789
9790         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9791
9792         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9793                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9794
9795 out:
9796         /*
9797          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9798          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9799          * pretend we pulled a task.
9800          */
9801         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9802                 pulled_task = 1;
9803
9804         /* Move the next balance forward */
9805         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9806                 this_rq->next_balance = next_balance;
9807
9808         /* Is there a task of a high priority class? */
9809         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9810                 pulled_task = -1;
9811
9812         if (pulled_task)
9813                 this_rq->idle_stamp = 0;
9814
9815         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9816
9817         return pulled_task;
9818 }
9819
9820 /*
9821  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9822  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9823  */
9824 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9825 {
9826         struct rq *this_rq = this_rq();
9827         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9828                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9829
9830         /*
9831          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9832          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9833          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9834          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9835          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9836          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9837          */
9838         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9839                 return;
9840
9841         /* normal load balance */
9842         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9843         rebalance_domains(this_rq, idle);
9844 }
9845
9846 /*
9847  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9848  */
9849 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9850 {
9851         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9852         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9853                 return;
9854
9855         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9856                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9857
9858         nohz_balancer_kick(rq);
9859 }
9860
9861 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9862 {
9863         update_sysctl();
9864
9865         update_runtime_enabled(rq);
9866 }
9867
9868 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9869 {
9870         update_sysctl();
9871
9872         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9873         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9874 }
9875
9876 #endif /* CONFIG_SMP */
9877
9878 /*
9879  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9880  *
9881  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9882  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9883  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9884  * parameters.
9885  */
9886 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9887 {
9888         struct cfs_rq *cfs_rq;
9889         struct sched_entity *se = &curr->se;
9890
9891         for_each_sched_entity(se) {
9892                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9893                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9894         }
9895
9896         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9897                 task_tick_numa(rq, curr);
9898 }
9899
9900 /*
9901  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9902  *  - child not yet on the tasklist
9903  *  - preemption disabled
9904  */
9905 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9906 {
9907         struct cfs_rq *cfs_rq;
9908         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9909         struct rq *rq = this_rq();
9910         struct rq_flags rf;
9911
9912         rq_lock(rq, &rf);
9913         update_rq_clock(rq);
9914
9915         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9916         curr = cfs_rq->curr;
9917         if (curr) {
9918                 update_curr(cfs_rq);
9919                 se->vruntime = curr->vruntime;
9920         }
9921         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9922
9923         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9924                 /*
9925                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9926                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9927                  */
9928                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9929                 resched_curr(rq);
9930         }
9931
9932         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9933         rq_unlock(rq, &rf);
9934 }
9935
9936 /*
9937  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9938  * the current task.
9939  */
9940 static void
9941 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9942 {
9943         if (!task_on_rq_queued(p))
9944                 return;
9945
9946         /*
9947          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9948          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9949          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9950          */
9951         if (rq->curr == p) {
9952                 if (p->prio > oldprio)
9953                         resched_curr(rq);
9954         } else
9955                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9956 }
9957
9958 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9959 {
9960         struct sched_entity *se = &p->se;
9961
9962         /*
9963          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9964          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9965          * vruntime.
9966          */
9967         if (p->on_rq)
9968                 return true;
9969
9970         /*
9971          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9972          * But there are some cases where it has already been normalized:
9973          *
9974          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9975          *   wake_up_new_task().
9976          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9977          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9978          */
9979         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9980                 return true;
9981
9982         return false;
9983 }
9984
9985 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9986 /*
9987  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9988  * visible to the root
9989  */
9990 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9991 {
9992         struct cfs_rq *cfs_rq;
9993
9994         /* Start to propagate at parent */
9995         se = se->parent;
9996
9997         for_each_sched_entity(se) {
9998                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9999
10000                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10001                         break;
10002
10003                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10004         }
10005 }
10006 #else
10007 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10008 #endif
10009
10010 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10011 {
10012         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10013
10014         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10015         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10016         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10017         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10018         propagate_entity_cfs_rq(se);
10019 }
10020
10021 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10022 {
10023         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10024
10025 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10026         /*
10027          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10028          * class maintain depth value), reset depth properly.
10029          */
10030         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10031 #endif
10032
10033         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10034         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10035         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10036         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10037         propagate_entity_cfs_rq(se);
10038 }
10039
10040 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10041 {
10042         struct sched_entity *se = &p->se;
10043         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10044
10045         if (!vruntime_normalized(p)) {
10046                 /*
10047                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10048                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10049                  */
10050                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10051                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10052         }
10053
10054         detach_entity_cfs_rq(se);
10055 }
10056
10057 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10058 {
10059         struct sched_entity *se = &p->se;
10060         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10061
10062         attach_entity_cfs_rq(se);
10063
10064         if (!vruntime_normalized(p))
10065                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10066 }
10067
10068 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10069 {
10070         detach_task_cfs_rq(p);
10071 }
10072
10073 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10074 {
10075         attach_task_cfs_rq(p);
10076
10077         if (task_on_rq_queued(p)) {
10078                 /*
10079                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10080                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10081                  * if we can still preempt the current task.
10082                  */
10083                 if (rq->curr == p)
10084                         resched_curr(rq);
10085                 else
10086                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10087         }
10088 }
10089
10090 /* Account for a task changing its policy or group.
10091  *
10092  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10093  * migrates between groups/classes.
10094  */
10095 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10096 {
10097         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10098
10099         for_each_sched_entity(se) {
10100                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10101
10102                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10103                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10104                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10105         }
10106 }
10107
10108 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10109 {
10110         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10111         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10112 #ifndef CONFIG_64BIT
10113         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10114 #endif
10115 #ifdef CONFIG_SMP
10116         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10117 #endif
10118 }
10119
10120 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10121 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10122 {
10123         struct sched_entity *se = &p->se;
10124
10125         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10126         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10127 }
10128
10129 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10130 {
10131         detach_task_cfs_rq(p);
10132         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10133
10134 #ifdef CONFIG_SMP
10135         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10136         p->se.avg.last_update_time = 0;
10137 #endif
10138         attach_task_cfs_rq(p);
10139 }
10140
10141 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10142 {
10143         switch (type) {
10144         case TASK_SET_GROUP:
10145                 task_set_group_fair(p);
10146                 break;
10147
10148         case TASK_MOVE_GROUP:
10149                 task_move_group_fair(p);
10150                 break;
10151         }
10152 }
10153
10154 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10155 {
10156         int i;
10157
10158         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10159
10160         for_each_possible_cpu(i) {
10161                 if (tg->cfs_rq)
10162                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10163                 if (tg->se)
10164                         kfree(tg->se[i]);
10165         }
10166
10167         kfree(tg->cfs_rq);
10168         kfree(tg->se);
10169 }
10170
10171 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10172 {
10173         struct sched_entity *se;
10174         struct cfs_rq *cfs_rq;
10175         int i;
10176
10177         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10178         if (!tg->cfs_rq)
10179                 goto err;
10180         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10181         if (!tg->se)
10182                 goto err;
10183
10184         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10185
10186         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10187
10188         for_each_possible_cpu(i) {
10189                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10190                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10191                 if (!cfs_rq)
10192                         goto err;
10193
10194                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10195                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10196                 if (!se)
10197                         goto err_free_rq;
10198
10199                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10200                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10201                 init_entity_runnable_average(se);
10202         }
10203
10204         return 1;
10205
10206 err_free_rq:
10207         kfree(cfs_rq);
10208 err:
10209         return 0;
10210 }
10211
10212 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10213 {
10214         struct sched_entity *se;
10215         struct rq *rq;
10216         int i;
10217
10218         for_each_possible_cpu(i) {
10219                 rq = cpu_rq(i);
10220                 se = tg->se[i];
10221
10222                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10223                 update_rq_clock(rq);
10224                 attach_entity_cfs_rq(se);
10225                 sync_throttle(tg, i);
10226                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10227         }
10228 }
10229
10230 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10231 {
10232         unsigned long flags;
10233         struct rq *rq;
10234         int cpu;
10235
10236         for_each_possible_cpu(cpu) {
10237                 if (tg->se[cpu])
10238                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10239
10240                 /*
10241                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10242                  * check on_list without danger of it being re-added.
10243                  */
10244                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10245                         continue;
10246
10247                 rq = cpu_rq(cpu);
10248
10249                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10250                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10251                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10252         }
10253 }
10254
10255 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10256                         struct sched_entity *se, int cpu,
10257                         struct sched_entity *parent)
10258 {
10259         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10260
10261         cfs_rq->tg = tg;
10262         cfs_rq->rq = rq;
10263         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10264
10265         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10266         tg->se[cpu] = se;
10267
10268         /* se could be NULL for root_task_group */
10269         if (!se)
10270                 return;
10271
10272         if (!parent) {
10273                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10274                 se->depth = 0;
10275         } else {
10276                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10277                 se->depth = parent->depth + 1;
10278         }
10279
10280         se->my_q = cfs_rq;
10281         /* guarantee group entities always have weight */
10282         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10283         se->parent = parent;
10284 }
10285
10286 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10287
10288 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10289 {
10290         int i;
10291
10292         /*
10293          * We can't change the weight of the root cgroup.
10294          */
10295         if (!tg->se[0])
10296                 return -EINVAL;
10297
10298         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10299
10300         mutex_lock(&shares_mutex);
10301         if (tg->shares == shares)
10302                 goto done;
10303
10304         tg->shares = shares;
10305         for_each_possible_cpu(i) {
10306                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10307                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10308                 struct rq_flags rf;
10309
10310                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10311                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10312                 update_rq_clock(rq);
10313                 for_each_sched_entity(se) {
10314                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10315                         update_cfs_group(se);
10316                 }
10317                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10318         }
10319
10320 done:
10321         mutex_unlock(&shares_mutex);
10322         return 0;
10323 }
10324 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10325
10326 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10327
10328 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10329 {
10330         return 1;
10331 }
10332
10333 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10334
10335 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10336
10337 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10338
10339
10340 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10341 {
10342         struct sched_entity *se = &task->se;
10343         unsigned int rr_interval = 0;
10344
10345         /*
10346          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10347          * idle runqueue:
10348          */
10349         if (rq->cfs.load.weight)
10350                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10351
10352         return rr_interval;
10353 }
10354
10355 /*
10356  * All the scheduling class methods:
10357  */
10358 const struct sched_class fair_sched_class = {
10359         .next                   = &idle_sched_class,
10360         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10361         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10362         .yield_task             = yield_task_fair,
10363         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10364
10365         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10366
10367         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10368         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10369
10370 #ifdef CONFIG_SMP
10371         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10372         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10373
10374         .rq_online              = rq_online_fair,
10375         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10376
10377         .task_dead              = task_dead_fair,
10378         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10379 #endif
10380
10381         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10382         .task_tick              = task_tick_fair,
10383         .task_fork              = task_fork_fair,
10384
10385         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10386         .switched_from          = switched_from_fair,
10387         .switched_to            = switched_to_fair,
10388
10389         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10390
10391         .update_curr            = update_curr_fair,
10392
10393 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10394         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10395 #endif
10396 };
10397
10398 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10399 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10400 {
10401         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10402
10403         rcu_read_lock();
10404         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10405                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10406         rcu_read_unlock();
10407 }
10408
10409 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10410 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10411 {
10412         int node;
10413         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10414
10415         for_each_online_node(node) {
10416                 if (p->numa_faults) {
10417                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10418                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10419                 }
10420                 if (p->numa_group) {
10421                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10422                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10423                 }
10424                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10425         }
10426 }
10427 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10428 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10429
10430 __init void init_sched_fair_class(void)
10431 {
10432 #ifdef CONFIG_SMP
10433         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10434
10435 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10436         nohz.next_balance = jiffies;
10437         nohz.next_blocked = jiffies;
10438         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10439 #endif
10440 #endif /* SMP */
10441
10442 }