Merge branch 'for-4.15-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj...
[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
24 #include <linux/sched/mm.h>
25 #include <linux/sched/topology.h>
26
27 #include <linux/latencytop.h>
28 #include <linux/cpumask.h>
29 #include <linux/cpuidle.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/profile.h>
32 #include <linux/interrupt.h>
33 #include <linux/mempolicy.h>
34 #include <linux/migrate.h>
35 #include <linux/task_work.h>
36 #include <linux/sched/isolation.h>
37
38 #include <trace/events/sched.h>
39
40 #include "sched.h"
41
42 /*
43  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  *
53  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
54  */
55 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
56 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
57
58 /*
59  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
60  *
61  * Options are:
62  *
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
64  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
65  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
66  *
67  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
68  */
69 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
70
71 /*
72  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
73  *
74  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
75  */
76 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
77 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
78
79 /*
80  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
81  */
82 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
83
84 /*
85  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
86  * parent will (try to) run first.
87  */
88 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
89
90 /*
91  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
92  *
93  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
94  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
95  * have immediate wakeup/sleep latencies.
96  *
97  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
98  */
99 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
100 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
101
102 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_SMP
105 /*
106  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
107  */
108 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
109 {
110         return -cpu;
111 }
112 #endif
113
114 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
115 /*
116  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
117  * each time a cfs_rq requests quota.
118  *
119  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
120  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
121  * we will always only issue the remaining available time.
122  *
123  * (default: 5 msec, units: microseconds)
124  */
125 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
126 #endif
127
128 /*
129  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
130  * util * margin < capacity * 1024
131  *
132  * (default: ~20%)
133  */
134 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
135
136 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
137 {
138         lw->weight += inc;
139         lw->inv_weight = 0;
140 }
141
142 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
143 {
144         lw->weight -= dec;
145         lw->inv_weight = 0;
146 }
147
148 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
149 {
150         lw->weight = w;
151         lw->inv_weight = 0;
152 }
153
154 /*
155  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
156  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
157  * to users decreases. But the relationship is not linear,
158  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
159  * number of CPUs.
160  *
161  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
162  */
163 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
164 {
165         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
166         unsigned int factor;
167
168         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
169         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
170                 factor = 1;
171                 break;
172         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
173                 factor = cpus;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
176         default:
177                 factor = 1 + ilog2(cpus);
178                 break;
179         }
180
181         return factor;
182 }
183
184 static void update_sysctl(void)
185 {
186         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
187
188 #define SET_SYSCTL(name) \
189         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
190         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
191         SET_SYSCTL(sched_latency);
192         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
193 #undef SET_SYSCTL
194 }
195
196 void sched_init_granularity(void)
197 {
198         update_sysctl();
199 }
200
201 #define WMULT_CONST     (~0U)
202 #define WMULT_SHIFT     32
203
204 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
205 {
206         unsigned long w;
207
208         if (likely(lw->inv_weight))
209                 return;
210
211         w = scale_load_down(lw->weight);
212
213         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
214                 lw->inv_weight = 1;
215         else if (unlikely(!w))
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
217         else
218                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
219 }
220
221 /*
222  * delta_exec * weight / lw.weight
223  *   OR
224  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
225  *
226  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
227  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
228  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
229  *
230  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
231  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
232  */
233 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
234 {
235         u64 fact = scale_load_down(weight);
236         int shift = WMULT_SHIFT;
237
238         __update_inv_weight(lw);
239
240         if (unlikely(fact >> 32)) {
241                 while (fact >> 32) {
242                         fact >>= 1;
243                         shift--;
244                 }
245         }
246
247         /* hint to use a 32x32->64 mul */
248         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
249
250         while (fact >> 32) {
251                 fact >>= 1;
252                 shift--;
253         }
254
255         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
256 }
257
258
259 const struct sched_class fair_sched_class;
260
261 /**************************************************************
262  * CFS operations on generic schedulable entities:
263  */
264
265 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
266
267 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
268 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
269 {
270         return cfs_rq->rq;
271 }
272
273 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
274 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
275
276 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
279         return container_of(se, struct task_struct, se);
280 }
281
282 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
283 #define for_each_sched_entity(se) \
284                 for (; se; se = se->parent)
285
286 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
287 {
288         return p->se.cfs_rq;
289 }
290
291 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
292 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
293 {
294         return se->cfs_rq;
295 }
296
297 /* runqueue "owned" by this group */
298 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
299 {
300         return grp->my_q;
301 }
302
303 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
304 {
305         if (!cfs_rq->on_list) {
306                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
307                 int cpu = cpu_of(rq);
308                 /*
309                  * Ensure we either appear before our parent (if already
310                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
311                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
312                  * reduces this to two cases and a special case for the root
313                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
314                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
315                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
316                  */
317                 if (cfs_rq->tg->parent &&
318                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
319                         /*
320                          * If parent is already on the list, we add the child
321                          * just before. Thanks to circular linked property of
322                          * the list, this means to put the child at the tail
323                          * of the list that starts by parent.
324                          */
325                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
326                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
327                         /*
328                          * The branch is now connected to its tree so we can
329                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
330                          * list.
331                          */
332                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
333                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
334                         /*
335                          * cfs rq without parent should be put
336                          * at the tail of the list.
337                          */
338                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
339                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
340                         /*
341                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
342                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
343                          */
344                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
345                 } else {
346                         /*
347                          * The parent has not already been added so we want to
348                          * make sure that it will be put after us.
349                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
350                          * where we will add parent.
351                          */
352                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
353                                 rq->tmp_alone_branch);
354                         /*
355                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
356                          * of the branch
357                          */
358                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
359                 }
360
361                 cfs_rq->on_list = 1;
362         }
363 }
364
365 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
366 {
367         if (cfs_rq->on_list) {
368                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
369                 cfs_rq->on_list = 0;
370         }
371 }
372
373 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
374 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
375         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
376                                  leaf_cfs_rq_list)
377
378 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
379 static inline struct cfs_rq *
380 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
381 {
382         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
383                 return se->cfs_rq;
384
385         return NULL;
386 }
387
388 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
389 {
390         return se->parent;
391 }
392
393 static void
394 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
395 {
396         int se_depth, pse_depth;
397
398         /*
399          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
400          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
401          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
402          * parent.
403          */
404
405         /* First walk up until both entities are at same depth */
406         se_depth = (*se)->depth;
407         pse_depth = (*pse)->depth;
408
409         while (se_depth > pse_depth) {
410                 se_depth--;
411                 *se = parent_entity(*se);
412         }
413
414         while (pse_depth > se_depth) {
415                 pse_depth--;
416                 *pse = parent_entity(*pse);
417         }
418
419         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
420                 *se = parent_entity(*se);
421                 *pse = parent_entity(*pse);
422         }
423 }
424
425 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
428 {
429         return container_of(se, struct task_struct, se);
430 }
431
432 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
433 {
434         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
435 }
436
437 #define entity_is_task(se)      1
438
439 #define for_each_sched_entity(se) \
440                 for (; se; se = NULL)
441
442 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
443 {
444         return &task_rq(p)->cfs;
445 }
446
447 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
448 {
449         struct task_struct *p = task_of(se);
450         struct rq *rq = task_rq(p);
451
452         return &rq->cfs;
453 }
454
455 /* runqueue "owned" by this group */
456 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
457 {
458         return NULL;
459 }
460
461 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463 }
464
465 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
466 {
467 }
468
469 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
470                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
471
472 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
473 {
474         return NULL;
475 }
476
477 static inline void
478 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
479 {
480 }
481
482 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
483
484 static __always_inline
485 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
486
487 /**************************************************************
488  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
489  */
490
491 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
492 {
493         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
494         if (delta > 0)
495                 max_vruntime = vruntime;
496
497         return max_vruntime;
498 }
499
500 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
501 {
502         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
503         if (delta < 0)
504                 min_vruntime = vruntime;
505
506         return min_vruntime;
507 }
508
509 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
510                                 struct sched_entity *b)
511 {
512         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
513 }
514
515 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
516 {
517         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
518         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
519
520         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
521
522         if (curr) {
523                 if (curr->on_rq)
524                         vruntime = curr->vruntime;
525                 else
526                         curr = NULL;
527         }
528
529         if (leftmost) { /* non-empty tree */
530                 struct sched_entity *se;
531                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
532
533                 if (!curr)
534                         vruntime = se->vruntime;
535                 else
536                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
537         }
538
539         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
540         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
541 #ifndef CONFIG_64BIT
542         smp_wmb();
543         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
544 #endif
545 }
546
547 /*
548  * Enqueue an entity into the rb-tree:
549  */
550 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
551 {
552         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
553         struct rb_node *parent = NULL;
554         struct sched_entity *entry;
555         bool leftmost = true;
556
557         /*
558          * Find the right place in the rbtree:
559          */
560         while (*link) {
561                 parent = *link;
562                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
563                 /*
564                  * We dont care about collisions. Nodes with
565                  * the same key stay together.
566                  */
567                 if (entity_before(se, entry)) {
568                         link = &parent->rb_left;
569                 } else {
570                         link = &parent->rb_right;
571                         leftmost = false;
572                 }
573         }
574
575         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
576         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
577                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
578 }
579
580 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
581 {
582         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
583 }
584
585 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
586 {
587         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
588
589         if (!left)
590                 return NULL;
591
592         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
593 }
594
595 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
596 {
597         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
598
599         if (!next)
600                 return NULL;
601
602         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
603 }
604
605 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
606 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
607 {
608         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
609
610         if (!last)
611                 return NULL;
612
613         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
614 }
615
616 /**************************************************************
617  * Scheduling class statistics methods:
618  */
619
620 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
621                 void __user *buffer, size_t *lenp,
622                 loff_t *ppos)
623 {
624         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
625         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
626
627         if (ret || !write)
628                 return ret;
629
630         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
631                                         sysctl_sched_min_granularity);
632
633 #define WRT_SYSCTL(name) \
634         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
635         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
636         WRT_SYSCTL(sched_latency);
637         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
638 #undef WRT_SYSCTL
639
640         return 0;
641 }
642 #endif
643
644 /*
645  * delta /= w
646  */
647 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
648 {
649         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
650                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
651
652         return delta;
653 }
654
655 /*
656  * The idea is to set a period in which each task runs once.
657  *
658  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
659  * this period because otherwise the slices get too small.
660  *
661  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
662  */
663 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
664 {
665         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
666                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
667         else
668                 return sysctl_sched_latency;
669 }
670
671 /*
672  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
673  * proportional to the weight.
674  *
675  * s = p*P[w/rw]
676  */
677 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
678 {
679         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
680
681         for_each_sched_entity(se) {
682                 struct load_weight *load;
683                 struct load_weight lw;
684
685                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
686                 load = &cfs_rq->load;
687
688                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
689                         lw = cfs_rq->load;
690
691                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
692                         load = &lw;
693                 }
694                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
695         }
696         return slice;
697 }
698
699 /*
700  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
701  *
702  * vs = s/w
703  */
704 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
705 {
706         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
707 }
708
709 #ifdef CONFIG_SMP
710
711 #include "sched-pelt.h"
712
713 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
714 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
715
716 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
717 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
718 {
719         struct sched_avg *sa = &se->avg;
720
721         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
722
723         /*
724          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
725          * they get a chance to stabilize to their real load level.
726          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
727          * nothing has been attached to the task group yet.
728          */
729         if (entity_is_task(se))
730                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
731
732         se->runnable_weight = se->load.weight;
733
734         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
735 }
736
737 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
738 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
739
740 /*
741  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
742  * based on the cfs_rq's current util_avg:
743  *
744  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
745  *
746  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
747  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
748  * as when the series is a harmonic series.
749  *
750  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
751  * only 1/2 of the left utilization budget:
752  *
753  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
754  *
755  * where n denotes the nth task.
756  *
757  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
758  *
759  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
760  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
761  *
762  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
763  * if util_avg > util_avg_cap.
764  */
765 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
766 {
767         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
768         struct sched_avg *sa = &se->avg;
769         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
770
771         if (cap > 0) {
772                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
773                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
774                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
775
776                         if (sa->util_avg > cap)
777                                 sa->util_avg = cap;
778                 } else {
779                         sa->util_avg = cap;
780                 }
781         }
782
783         if (entity_is_task(se)) {
784                 struct task_struct *p = task_of(se);
785                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
786                         /*
787                          * For !fair tasks do:
788                          *
789                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
790                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
791                         switched_from_fair(rq, p);
792                          *
793                          * such that the next switched_to_fair() has the
794                          * expected state.
795                          */
796                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
797                         return;
798                 }
799         }
800
801         attach_entity_cfs_rq(se);
802 }
803
804 #else /* !CONFIG_SMP */
805 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
806 {
807 }
808 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
809 {
810 }
811 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
812 {
813 }
814 #endif /* CONFIG_SMP */
815
816 /*
817  * Update the current task's runtime statistics.
818  */
819 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
820 {
821         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
822         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
823         u64 delta_exec;
824
825         if (unlikely(!curr))
826                 return;
827
828         delta_exec = now - curr->exec_start;
829         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
830                 return;
831
832         curr->exec_start = now;
833
834         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
835                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
836
837         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
838         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
839
840         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
841         update_min_vruntime(cfs_rq);
842
843         if (entity_is_task(curr)) {
844                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
845
846                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
847                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
848                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
849         }
850
851         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
852 }
853
854 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
855 {
856         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
857 }
858
859 static inline void
860 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
861 {
862         u64 wait_start, prev_wait_start;
863
864         if (!schedstat_enabled())
865                 return;
866
867         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
868         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
869
870         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
871             likely(wait_start > prev_wait_start))
872                 wait_start -= prev_wait_start;
873
874         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
875 }
876
877 static inline void
878 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
879 {
880         struct task_struct *p;
881         u64 delta;
882
883         if (!schedstat_enabled())
884                 return;
885
886         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
887
888         if (entity_is_task(se)) {
889                 p = task_of(se);
890                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
891                         /*
892                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
893                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
894                          * prior to migration.
895                          */
896                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
897                         return;
898                 }
899                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
900         }
901
902         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
903                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
904         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
905         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
906         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
907 }
908
909 static inline void
910 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
911 {
912         struct task_struct *tsk = NULL;
913         u64 sleep_start, block_start;
914
915         if (!schedstat_enabled())
916                 return;
917
918         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
919         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
920
921         if (entity_is_task(se))
922                 tsk = task_of(se);
923
924         if (sleep_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
931                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
932
933                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
934                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
938                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
939                 }
940         }
941         if (block_start) {
942                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
943
944                 if ((s64)delta < 0)
945                         delta = 0;
946
947                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
948                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
949
950                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
951                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
952
953                 if (tsk) {
954                         if (tsk->in_iowait) {
955                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
956                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
957                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
958                         }
959
960                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
961
962                         /*
963                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
964                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
965                          * amount of time that the task spent sleeping:
966                          */
967                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
968                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
969                                                 (void *)get_wchan(tsk),
970                                                 delta >> 20);
971                         }
972                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
973                 }
974         }
975 }
976
977 /*
978  * Task is being enqueued - update stats:
979  */
980 static inline void
981 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983         if (!schedstat_enabled())
984                 return;
985
986         /*
987          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
988          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
989          */
990         if (se != cfs_rq->curr)
991                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
992
993         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
994                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
995 }
996
997 static inline void
998 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
999 {
1000
1001         if (!schedstat_enabled())
1002                 return;
1003
1004         /*
1005          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1006          * waiting task:
1007          */
1008         if (se != cfs_rq->curr)
1009                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1010
1011         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1012                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1013
1014                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1015                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1016                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1017                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1018                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1019                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1020         }
1021 }
1022
1023 /*
1024  * We are picking a new current task - update its stats:
1025  */
1026 static inline void
1027 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1028 {
1029         /*
1030          * We are starting a new run period:
1031          */
1032         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1033 }
1034
1035 /**************************************************
1036  * Scheduling class queueing methods:
1037  */
1038
1039 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1040 /*
1041  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1042  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1043  * numa_balancing_scan_size.
1044  */
1045 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1046 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1047
1048 /* Portion of address space to scan in MB */
1049 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1050
1051 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1052 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1053
1054 struct numa_group {
1055         atomic_t refcount;
1056
1057         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1058         int nr_tasks;
1059         pid_t gid;
1060         int active_nodes;
1061
1062         struct rcu_head rcu;
1063         unsigned long total_faults;
1064         unsigned long max_faults_cpu;
1065         /*
1066          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1067          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1068          * more by CPU use than by memory faults.
1069          */
1070         unsigned long *faults_cpu;
1071         unsigned long faults[0];
1072 };
1073
1074 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1075 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1076
1077 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1078 {
1079         unsigned long rss = 0;
1080         unsigned long nr_scan_pages;
1081
1082         /*
1083          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1084          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1085          * on resident pages
1086          */
1087         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1088         rss = get_mm_rss(p->mm);
1089         if (!rss)
1090                 rss = nr_scan_pages;
1091
1092         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1093         return rss / nr_scan_pages;
1094 }
1095
1096 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1097 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1098
1099 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1100 {
1101         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1102         unsigned int scan, floor;
1103         unsigned int windows = 1;
1104
1105         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1106                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1107         floor = 1000 / windows;
1108
1109         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1110         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1111 }
1112
1113 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1114 {
1115         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1116         unsigned long period = smin;
1117
1118         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1119         if (p->numa_group) {
1120                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1121                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1122                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1123
1124                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1125                 period *= shared + 1;
1126                 period /= private + shared + 1;
1127         }
1128
1129         return max(smin, period);
1130 }
1131
1132 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1133 {
1134         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1135         unsigned long smax;
1136
1137         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1138         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1139
1140         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1141         if (p->numa_group) {
1142                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1143                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1144                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1145                 unsigned long period = smax;
1146
1147                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1148                 period *= shared + 1;
1149                 period /= private + shared + 1;
1150
1151                 smax = max(smax, period);
1152         }
1153
1154         return max(smin, smax);
1155 }
1156
1157 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1158 {
1159         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1160         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1161 }
1162
1163 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1164 {
1165         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1166         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1167 }
1168
1169 /* Shared or private faults. */
1170 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1171
1172 /* Memory and CPU locality */
1173 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1174
1175 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1176 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1177
1178 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1179 {
1180         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1181 }
1182
1183 /*
1184  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1185  * occupy the first half of the array. The second half of the
1186  * array is for current counters, which are averaged into the
1187  * first set by task_numa_placement.
1188  */
1189 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1190 {
1191         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1192 }
1193
1194 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1195 {
1196         if (!p->numa_faults)
1197                 return 0;
1198
1199         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1200                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1201 }
1202
1203 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1204 {
1205         if (!p->numa_group)
1206                 return 0;
1207
1208         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1209                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1210 }
1211
1212 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1213 {
1214         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1215                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1219 {
1220         unsigned long faults = 0;
1221         int node;
1222
1223         for_each_online_node(node) {
1224                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1225         }
1226
1227         return faults;
1228 }
1229
1230 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1231 {
1232         unsigned long faults = 0;
1233         int node;
1234
1235         for_each_online_node(node) {
1236                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1237         }
1238
1239         return faults;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1244  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1245  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1246  */
1247 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1248
1249 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1250 {
1251         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1252 }
1253
1254 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1255 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1256                                         int maxdist, bool task)
1257 {
1258         unsigned long score = 0;
1259         int node;
1260
1261         /*
1262          * All nodes are directly connected, and the same distance
1263          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1264          */
1265         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1266                 return 0;
1267
1268         /*
1269          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1270          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1271          */
1272         for_each_online_node(node) {
1273                 unsigned long faults;
1274                 int dist = node_distance(nid, node);
1275
1276                 /*
1277                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1278                  * for placement; nid was already counted.
1279                  */
1280                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1281                         continue;
1282
1283                 /*
1284                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1285                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1286                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1287                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1288                  * of each group. Skip other nodes.
1289                  */
1290                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1291                                         dist > maxdist)
1292                         continue;
1293
1294                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1295                 if (task)
1296                         faults = task_faults(p, node);
1297                 else
1298                         faults = group_faults(p, node);
1299
1300                 /*
1301                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1302                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1303                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1304                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1305                  * The further away a node is, the less the faults count.
1306                  * This seems to result in good task placement.
1307                  */
1308                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1309                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1310                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1311                 }
1312
1313                 score += faults;
1314         }
1315
1316         return score;
1317 }
1318
1319 /*
1320  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1321  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1322  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1323  * evenly spread out between numa nodes.
1324  */
1325 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1326                                         int dist)
1327 {
1328         unsigned long faults, total_faults;
1329
1330         if (!p->numa_faults)
1331                 return 0;
1332
1333         total_faults = p->total_numa_faults;
1334
1335         if (!total_faults)
1336                 return 0;
1337
1338         faults = task_faults(p, nid);
1339         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1340
1341         return 1000 * faults / total_faults;
1342 }
1343
1344 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1345                                          int dist)
1346 {
1347         unsigned long faults, total_faults;
1348
1349         if (!p->numa_group)
1350                 return 0;
1351
1352         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1353
1354         if (!total_faults)
1355                 return 0;
1356
1357         faults = group_faults(p, nid);
1358         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1359
1360         return 1000 * faults / total_faults;
1361 }
1362
1363 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1364                                 int src_nid, int dst_cpu)
1365 {
1366         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1367         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1368         int last_cpupid, this_cpupid;
1369
1370         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1371
1372         /*
1373          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1374          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1375          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1376          *
1377          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1378          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1379          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1380          *
1381          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1382          * same result twice in a row, given these samples are fully
1383          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1384          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1385          *
1386          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1387          * act on an unlikely task<->page relation.
1388          */
1389         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1390         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1391                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1392                 return false;
1393
1394         /* Always allow migrate on private faults */
1395         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1396                 return true;
1397
1398         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1399         if (!ng)
1400                 return true;
1401
1402         /*
1403          * Destination node is much more heavily used than the source
1404          * node? Allow migration.
1405          */
1406         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1407                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1408                 return true;
1409
1410         /*
1411          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1412          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1413          *
1414          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1415          * --------------- * - > ---------------
1416          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1417          */
1418         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1419                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1420 }
1421
1422 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1423 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1424 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1425 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1426
1427 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1428 struct numa_stats {
1429         unsigned long nr_running;
1430         unsigned long load;
1431
1432         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1433         unsigned long compute_capacity;
1434
1435         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1436         unsigned long task_capacity;
1437         int has_free_capacity;
1438 };
1439
1440 /*
1441  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1442  */
1443 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1444 {
1445         int smt, cpu, cpus = 0;
1446         unsigned long capacity;
1447
1448         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1449         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1450                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1451
1452                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1453                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1454                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1455
1456                 cpus++;
1457         }
1458
1459         /*
1460          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1461          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1462          * not find this node attractive.
1463          *
1464          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1465          * imbalance and bail there.
1466          */
1467         if (!cpus)
1468                 return;
1469
1470         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1471         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1472         capacity = cpus / smt; /* cores */
1473
1474         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1475                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1476         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1477 }
1478
1479 struct task_numa_env {
1480         struct task_struct *p;
1481
1482         int src_cpu, src_nid;
1483         int dst_cpu, dst_nid;
1484
1485         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1486
1487         int imbalance_pct;
1488         int dist;
1489
1490         struct task_struct *best_task;
1491         long best_imp;
1492         int best_cpu;
1493 };
1494
1495 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1496                              struct task_struct *p, long imp)
1497 {
1498         if (env->best_task)
1499                 put_task_struct(env->best_task);
1500         if (p)
1501                 get_task_struct(p);
1502
1503         env->best_task = p;
1504         env->best_imp = imp;
1505         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1506 }
1507
1508 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1509                                 struct task_numa_env *env)
1510 {
1511         long imb, old_imb;
1512         long orig_src_load, orig_dst_load;
1513         long src_capacity, dst_capacity;
1514
1515         /*
1516          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1517          *
1518          * src_load        dst_load
1519          * ------------ vs ---------
1520          * src_capacity    dst_capacity
1521          */
1522         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1523         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1524
1525         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1526         if (dst_load < src_load)
1527                 swap(dst_load, src_load);
1528
1529         /* Is the difference below the threshold? */
1530         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1531               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1532         if (imb <= 0)
1533                 return false;
1534
1535         /*
1536          * The imbalance is above the allowed threshold.
1537          * Compare it with the old imbalance.
1538          */
1539         orig_src_load = env->src_stats.load;
1540         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1541
1542         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1543                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1544
1545         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1546                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1547
1548         /* Would this change make things worse? */
1549         return (imb > old_imb);
1550 }
1551
1552 /*
1553  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1554  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1555  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1556  * be exchanged with the source task
1557  */
1558 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1559                               long taskimp, long groupimp)
1560 {
1561         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1562         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1563         struct task_struct *cur;
1564         long src_load, dst_load;
1565         long load;
1566         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1567         long moveimp = imp;
1568         int dist = env->dist;
1569
1570         rcu_read_lock();
1571         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1572         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1573                 cur = NULL;
1574
1575         /*
1576          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1577          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1578          */
1579         if (cur == env->p)
1580                 goto unlock;
1581
1582         /*
1583          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1584          * source and destination node. Calculate the total differential for
1585          * the source task and potential destination task. The more negative
1586          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1587          * be incurred if the tasks were swapped.
1588          */
1589         if (cur) {
1590                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1591                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1592                         goto unlock;
1593
1594                 /*
1595                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1596                  * in any group then look only at task weights.
1597                  */
1598                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1599                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1600                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1601                         /*
1602                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1603                          * tasks within a group over tiny differences.
1604                          */
1605                         if (cur->numa_group)
1606                                 imp -= imp/16;
1607                 } else {
1608                         /*
1609                          * Compare the group weights. If a task is all by
1610                          * itself (not part of a group), use the task weight
1611                          * instead.
1612                          */
1613                         if (cur->numa_group)
1614                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1615                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1616                         else
1617                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1618                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1619                 }
1620         }
1621
1622         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1623                 goto unlock;
1624
1625         if (!cur) {
1626                 /* Is there capacity at our destination? */
1627                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1628                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1629                         goto unlock;
1630
1631                 goto balance;
1632         }
1633
1634         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1635         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1636                         dst_rq->nr_running == 1)
1637                 goto assign;
1638
1639         /*
1640          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1641          */
1642 balance:
1643         load = task_h_load(env->p);
1644         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1645         src_load = env->src_stats.load - load;
1646
1647         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1648                 /*
1649                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1650                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1651                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1652                  * so an actually idle CPU will win.
1653                  */
1654                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1655                         imp = moveimp - 1;
1656                         cur = NULL;
1657                         goto assign;
1658                 }
1659         }
1660
1661         if (imp <= env->best_imp)
1662                 goto unlock;
1663
1664         if (cur) {
1665                 load = task_h_load(cur);
1666                 dst_load -= load;
1667                 src_load += load;
1668         }
1669
1670         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1671                 goto unlock;
1672
1673         /*
1674          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1675          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1676          */
1677         if (!cur) {
1678                 /*
1679                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1680                  * can be used from IRQ context.
1681                  */
1682                 local_irq_disable();
1683                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1684                                                    env->dst_cpu);
1685                 local_irq_enable();
1686         }
1687
1688 assign:
1689         task_numa_assign(env, cur, imp);
1690 unlock:
1691         rcu_read_unlock();
1692 }
1693
1694 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1695                                 long taskimp, long groupimp)
1696 {
1697         int cpu;
1698
1699         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1700                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1701                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1702                         continue;
1703
1704                 env->dst_cpu = cpu;
1705                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1706         }
1707 }
1708
1709 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1710 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1711 {
1712         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1713         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1714
1715         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1716                 return false;
1717
1718         /*
1719          * Only consider a task move if the source has a higher load
1720          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1721          *
1722          *      src->load                dst->load
1723          * --------------------- vs ---------------------
1724          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1725          */
1726         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1727
1728             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1729                 return true;
1730
1731         return false;
1732 }
1733
1734 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1735 {
1736         struct task_numa_env env = {
1737                 .p = p,
1738
1739                 .src_cpu = task_cpu(p),
1740                 .src_nid = task_node(p),
1741
1742                 .imbalance_pct = 112,
1743
1744                 .best_task = NULL,
1745                 .best_imp = 0,
1746                 .best_cpu = -1,
1747         };
1748         struct sched_domain *sd;
1749         unsigned long taskweight, groupweight;
1750         int nid, ret, dist;
1751         long taskimp, groupimp;
1752
1753         /*
1754          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1755          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1756          *
1757          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1758          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1759          * to satisfy here.
1760          */
1761         rcu_read_lock();
1762         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1763         if (sd)
1764                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1765         rcu_read_unlock();
1766
1767         /*
1768          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1769          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1770          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1771          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1772          */
1773         if (unlikely(!sd)) {
1774                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1775                 return -EINVAL;
1776         }
1777
1778         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1779         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1780         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1781         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1782         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1783         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1784         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1785         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1786
1787         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1788         if (numa_has_capacity(&env))
1789                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1790
1791         /*
1792          * Look at other nodes in these cases:
1793          * - there is no space available on the preferred_nid
1794          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1795          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1796          *   we need to check other locations.
1797          */
1798         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1799                 for_each_online_node(nid) {
1800                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1801                                 continue;
1802
1803                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1804                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1805                                                 dist != env.dist) {
1806                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1807                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1808                         }
1809
1810                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1811                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1812                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1813                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1814                                 continue;
1815
1816                         env.dist = dist;
1817                         env.dst_nid = nid;
1818                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1819                         if (numa_has_capacity(&env))
1820                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1821                 }
1822         }
1823
1824         /*
1825          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1826          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1827          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1828          * settle down.
1829          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1830          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1831          */
1832         if (p->numa_group) {
1833                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1834
1835                 if (env.best_cpu == -1)
1836                         nid = env.src_nid;
1837                 else
1838                         nid = env.dst_nid;
1839
1840                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1841                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1842         }
1843
1844         /* No better CPU than the current one was found. */
1845         if (env.best_cpu == -1)
1846                 return -EAGAIN;
1847
1848         /*
1849          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1850          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1851          */
1852         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1853
1854         if (env.best_task == NULL) {
1855                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1856                 if (ret != 0)
1857                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1858                 return ret;
1859         }
1860
1861         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1862         if (ret != 0)
1863                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1864         put_task_struct(env.best_task);
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1869 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1870 {
1871         unsigned long interval = HZ;
1872
1873         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1874         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1875                 return;
1876
1877         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1878         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1879         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1880
1881         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1882         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1883                 return;
1884
1885         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1886         task_numa_migrate(p);
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1891  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1892  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1893  * located.
1894  */
1895 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1896 {
1897         unsigned long faults, max_faults = 0;
1898         int nid, active_nodes = 0;
1899
1900         for_each_online_node(nid) {
1901                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1902                 if (faults > max_faults)
1903                         max_faults = faults;
1904         }
1905
1906         for_each_online_node(nid) {
1907                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1908                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1909                         active_nodes++;
1910         }
1911
1912         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1913         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1918  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1919  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1920  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1921  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1922  */
1923 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1924 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1925
1926 /*
1927  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1928  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1929  * the page accesses are shared with other processes.
1930  * Otherwise, decrease the scan period.
1931  */
1932 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1933                         unsigned long shared, unsigned long private)
1934 {
1935         unsigned int period_slot;
1936         int lr_ratio, ps_ratio;
1937         int diff;
1938
1939         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1940         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1941
1942         /*
1943          * If there were no record hinting faults then either the task is
1944          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1945          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1946          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1947          * node is overloaded. In either case, scan slower
1948          */
1949         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1950                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1951                         p->numa_scan_period << 1);
1952
1953                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1954                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1955
1956                 return;
1957         }
1958
1959         /*
1960          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1961          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1962          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1963          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1964          */
1965         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1966         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1967         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1968
1969         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1970                 /*
1971                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1972                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1973                  */
1974                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1979                 /*
1980                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1981                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1982                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1983                  */
1984                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1985                 if (!slot)
1986                         slot = 1;
1987                 diff = slot * period_slot;
1988         } else {
1989                 /*
1990                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1991                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1992                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1993                  */
1994                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1995                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1996         }
1997
1998         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1999                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2000         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2005  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2006  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2007  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2008  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2009  */
2010 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2011 {
2012         u64 runtime, delta, now;
2013         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2014         now = p->se.exec_start;
2015         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2016
2017         if (p->last_task_numa_placement) {
2018                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2019                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2020         } else {
2021                 delta = p->se.avg.load_sum;
2022                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2023         }
2024
2025         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2026         p->last_task_numa_placement = now;
2027
2028         return delta;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2033  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2034  * otherwise workloads might not converge.
2035  */
2036 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2037 {
2038         nodemask_t nodes;
2039         int dist;
2040
2041         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2042         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2043                 return nid;
2044
2045         /*
2046          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2047          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2048          * both the node itself, and on nearby nodes.
2049          */
2050         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2051                 unsigned long score, max_score = 0;
2052                 int node, max_node = nid;
2053
2054                 dist = sched_max_numa_distance;
2055
2056                 for_each_online_node(node) {
2057                         score = group_weight(p, node, dist);
2058                         if (score > max_score) {
2059                                 max_score = score;
2060                                 max_node = node;
2061                         }
2062                 }
2063                 return max_node;
2064         }
2065
2066         /*
2067          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2068          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2069          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2070          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2071          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2072          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2073          * keep the complexity of the search down.
2074          */
2075         nodes = node_online_map;
2076         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2077                 unsigned long max_faults = 0;
2078                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2079                 int a, b;
2080
2081                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2082                 if (!find_numa_distance(dist))
2083                         continue;
2084
2085                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2086                         unsigned long faults = 0;
2087                         nodemask_t this_group;
2088                         nodes_clear(this_group);
2089
2090                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2091                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2092                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2093                                         faults += group_faults(p, b);
2094                                         node_set(b, this_group);
2095                                         node_clear(b, nodes);
2096                                 }
2097                         }
2098
2099                         /* Remember the top group. */
2100                         if (faults > max_faults) {
2101                                 max_faults = faults;
2102                                 max_group = this_group;
2103                                 /*
2104                                  * subtle: at the smallest distance there is
2105                                  * just one node left in each "group", the
2106                                  * winner is the preferred nid.
2107                                  */
2108                                 nid = a;
2109                         }
2110                 }
2111                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2112                 if (!max_faults)
2113                         break;
2114                 nodes = max_group;
2115         }
2116         return nid;
2117 }
2118
2119 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2120 {
2121         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2122         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2123         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2124         unsigned long total_faults;
2125         u64 runtime, period;
2126         spinlock_t *group_lock = NULL;
2127
2128         /*
2129          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2130          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2131          * that the field is read in a single access:
2132          */
2133         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2134         if (p->numa_scan_seq == seq)
2135                 return;
2136         p->numa_scan_seq = seq;
2137         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2138
2139         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2140                        p->numa_faults_locality[1];
2141         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2142
2143         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2144         if (p->numa_group) {
2145                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2146                 spin_lock_irq(group_lock);
2147         }
2148
2149         /* Find the node with the highest number of faults */
2150         for_each_online_node(nid) {
2151                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2152                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2153                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2154                 int priv;
2155
2156                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2157                         long diff, f_diff, f_weight;
2158
2159                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2160                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2161                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2162                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2163
2164                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2165                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2166                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2167                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2168
2169                         /*
2170                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2171                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2172                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2173                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2174                          * faults are less important.
2175                          */
2176                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2177                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2178                                    (total_faults + 1);
2179                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2180                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2181
2182                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2183                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2184                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2185                         p->total_numa_faults += diff;
2186                         if (p->numa_group) {
2187                                 /*
2188                                  * safe because we can only change our own group
2189                                  *
2190                                  * mem_idx represents the offset for a given
2191                                  * nid and priv in a specific region because it
2192                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2193                                  */
2194                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2195                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2196                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2197                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2198                         }
2199                 }
2200
2201                 if (faults > max_faults) {
2202                         max_faults = faults;
2203                         max_nid = nid;
2204                 }
2205
2206                 if (group_faults > max_group_faults) {
2207                         max_group_faults = group_faults;
2208                         max_group_nid = nid;
2209                 }
2210         }
2211
2212         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2213
2214         if (p->numa_group) {
2215                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2216                 spin_unlock_irq(group_lock);
2217                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2218         }
2219
2220         if (max_faults) {
2221                 /* Set the new preferred node */
2222                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2223                         sched_setnuma(p, max_nid);
2224
2225                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2226                         numa_migrate_preferred(p);
2227         }
2228 }
2229
2230 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2231 {
2232         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2233 }
2234
2235 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2236 {
2237         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2238                 kfree_rcu(grp, rcu);
2239 }
2240
2241 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2242                         int *priv)
2243 {
2244         struct numa_group *grp, *my_grp;
2245         struct task_struct *tsk;
2246         bool join = false;
2247         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2248         int i;
2249
2250         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2251                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2252                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2253
2254                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2255                 if (!grp)
2256                         return;
2257
2258                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2259                 grp->active_nodes = 1;
2260                 grp->max_faults_cpu = 0;
2261                 spin_lock_init(&grp->lock);
2262                 grp->gid = p->pid;
2263                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2264                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2265                                                 nr_node_ids;
2266
2267                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2268                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2269
2270                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2271
2272                 grp->nr_tasks++;
2273                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2274         }
2275
2276         rcu_read_lock();
2277         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2278
2279         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2280                 goto no_join;
2281
2282         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2283         if (!grp)
2284                 goto no_join;
2285
2286         my_grp = p->numa_group;
2287         if (grp == my_grp)
2288                 goto no_join;
2289
2290         /*
2291          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2292          * the other task will join us.
2293          */
2294         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2295                 goto no_join;
2296
2297         /*
2298          * Tie-break on the grp address.
2299          */
2300         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2301                 goto no_join;
2302
2303         /* Always join threads in the same process. */
2304         if (tsk->mm == current->mm)
2305                 join = true;
2306
2307         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2308         if (flags & TNF_SHARED)
2309                 join = true;
2310
2311         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2312         *priv = !join;
2313
2314         if (join && !get_numa_group(grp))
2315                 goto no_join;
2316
2317         rcu_read_unlock();
2318
2319         if (!join)
2320                 return;
2321
2322         BUG_ON(irqs_disabled());
2323         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2324
2325         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2326                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2327                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2328         }
2329         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2330         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2331
2332         my_grp->nr_tasks--;
2333         grp->nr_tasks++;
2334
2335         spin_unlock(&my_grp->lock);
2336         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2337
2338         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2339
2340         put_numa_group(my_grp);
2341         return;
2342
2343 no_join:
2344         rcu_read_unlock();
2345         return;
2346 }
2347
2348 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2349 {
2350         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2351         void *numa_faults = p->numa_faults;
2352         unsigned long flags;
2353         int i;
2354
2355         if (grp) {
2356                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2357                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2358                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2359                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2360
2361                 grp->nr_tasks--;
2362                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2363                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2364                 put_numa_group(grp);
2365         }
2366
2367         p->numa_faults = NULL;
2368         kfree(numa_faults);
2369 }
2370
2371 /*
2372  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2373  */
2374 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2375 {
2376         struct task_struct *p = current;
2377         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2378         int cpu_node = task_node(current);
2379         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2380         struct numa_group *ng;
2381         int priv;
2382
2383         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2384                 return;
2385
2386         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2387         if (!p->mm)
2388                 return;
2389
2390         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2391         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2392                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2393                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2394
2395                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2396                 if (!p->numa_faults)
2397                         return;
2398
2399                 p->total_numa_faults = 0;
2400                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2401         }
2402
2403         /*
2404          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2405          * to be private if the accessing pid has not changed
2406          */
2407         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2408                 priv = 1;
2409         } else {
2410                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2411                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2412                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2413         }
2414
2415         /*
2416          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2417          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2418          * actively using should be counted as local. This allows the
2419          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2420          */
2421         ng = p->numa_group;
2422         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2423                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2424                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2425                 local = 1;
2426
2427         task_numa_placement(p);
2428
2429         /*
2430          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2431          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2432          */
2433         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2434                 numa_migrate_preferred(p);
2435
2436         if (migrated)
2437                 p->numa_pages_migrated += pages;
2438         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2439                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2440
2441         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2442         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2443         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2444 }
2445
2446 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2447 {
2448         /*
2449          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2450          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2451          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2452          * much of an issue though, since this is just used for
2453          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2454          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2455          */
2456         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2457         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2458 }
2459
2460 /*
2461  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2462  * Triggered from task_tick_numa().
2463  */
2464 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2465 {
2466         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2467         struct task_struct *p = current;
2468         struct mm_struct *mm = p->mm;
2469         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2470         struct vm_area_struct *vma;
2471         unsigned long start, end;
2472         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2473         long pages, virtpages;
2474
2475         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2476
2477         work->next = work; /* protect against double add */
2478         /*
2479          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2480          *
2481          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2482          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2483          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2484          * work.
2485          */
2486         if (p->flags & PF_EXITING)
2487                 return;
2488
2489         if (!mm->numa_next_scan) {
2490                 mm->numa_next_scan = now +
2491                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2492         }
2493
2494         /*
2495          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2496          */
2497         migrate = mm->numa_next_scan;
2498         if (time_before(now, migrate))
2499                 return;
2500
2501         if (p->numa_scan_period == 0) {
2502                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2503                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2504         }
2505
2506         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2507         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2508                 return;
2509
2510         /*
2511          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2512          * the next time around.
2513          */
2514         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2515
2516         start = mm->numa_scan_offset;
2517         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2518         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2519         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2520         if (!pages)
2521                 return;
2522
2523
2524         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2525                 return;
2526         vma = find_vma(mm, start);
2527         if (!vma) {
2528                 reset_ptenuma_scan(p);
2529                 start = 0;
2530                 vma = mm->mmap;
2531         }
2532         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2533                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2534                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2535                         continue;
2536                 }
2537
2538                 /*
2539                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2540                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2541                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2542                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2543                  */
2544                 if (!vma->vm_mm ||
2545                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2546                         continue;
2547
2548                 /*
2549                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2550                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2551                  */
2552                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2553                         continue;
2554
2555                 do {
2556                         start = max(start, vma->vm_start);
2557                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2558                         end = min(end, vma->vm_end);
2559                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2560
2561                         /*
2562                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2563                          * hpages that have at least one present PTE that
2564                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2565                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2566                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2567                          * areas faster.
2568                          */
2569                         if (nr_pte_updates)
2570                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2571                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2572
2573                         start = end;
2574                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2575                                 goto out;
2576
2577                         cond_resched();
2578                 } while (end != vma->vm_end);
2579         }
2580
2581 out:
2582         /*
2583          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2584          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2585          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2586          * scanner to the start so check it now.
2587          */
2588         if (vma)
2589                 mm->numa_scan_offset = start;
2590         else
2591                 reset_ptenuma_scan(p);
2592         up_read(&mm->mmap_sem);
2593
2594         /*
2595          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2596          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2597          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2598          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2599          */
2600         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2601                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2602                 p->node_stamp += 32 * diff;
2603         }
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Drive the periodic memory faults..
2608  */
2609 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2610 {
2611         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2612         u64 period, now;
2613
2614         /*
2615          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2616          */
2617         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2618                 return;
2619
2620         /*
2621          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2622          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2623          * task needs to have done some actual work before we bother with
2624          * NUMA placement.
2625          */
2626         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2627         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2628
2629         if (now > curr->node_stamp + period) {
2630                 if (!curr->node_stamp)
2631                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2632                 curr->node_stamp += period;
2633
2634                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2635                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2636                         task_work_add(curr, work, true);
2637                 }
2638         }
2639 }
2640
2641 #else
2642 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2643 {
2644 }
2645
2646 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2647 {
2648 }
2649
2650 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2651 {
2652 }
2653
2654 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2655
2656 static void
2657 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2658 {
2659         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2660         if (!parent_entity(se))
2661                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2662 #ifdef CONFIG_SMP
2663         if (entity_is_task(se)) {
2664                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2665
2666                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2667                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2668         }
2669 #endif
2670         cfs_rq->nr_running++;
2671 }
2672
2673 static void
2674 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2675 {
2676         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2677         if (!parent_entity(se))
2678                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2679 #ifdef CONFIG_SMP
2680         if (entity_is_task(se)) {
2681                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2682                 list_del_init(&se->group_node);
2683         }
2684 #endif
2685         cfs_rq->nr_running--;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * Signed add and clamp on underflow.
2690  *
2691  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2692  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2693  * values.
2694  */
2695 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2696         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2697         typeof(_val) val = (_val);                              \
2698         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2699                                                                 \
2700         res = var + val;                                        \
2701                                                                 \
2702         if (val < 0 && res > var)                               \
2703                 res = 0;                                        \
2704                                                                 \
2705         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2706 } while (0)
2707
2708 /*
2709  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2710  *
2711  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2712  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2713  * values.
2714  */
2715 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2716         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2717         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2718         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2719         res = var - val;                                        \
2720         if (res > var)                                          \
2721                 res = 0;                                        \
2722         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2723 } while (0)
2724
2725 #ifdef CONFIG_SMP
2726 /*
2727  * XXX we want to get rid of these helpers and use the full load resolution.
2728  */
2729 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2730 {
2731         return scale_load_down(se->load.weight);
2732 }
2733
2734 static inline long se_runnable(struct sched_entity *se)
2735 {
2736         return scale_load_down(se->runnable_weight);
2737 }
2738
2739 static inline void
2740 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2741 {
2742         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2743
2744         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2745         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2746 }
2747
2748 static inline void
2749 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2752
2753         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2754         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2755                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2756 }
2757
2758 static inline void
2759 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2760 {
2761         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2762         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2763 }
2764
2765 static inline void
2766 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2767 {
2768         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2769         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2770 }
2771 #else
2772 static inline void
2773 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2774 static inline void
2775 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2776 static inline void
2777 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2778 static inline void
2779 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2780 #endif
2781
2782 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2783                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2784 {
2785         if (se->on_rq) {
2786                 /* commit outstanding execution time */
2787                 if (cfs_rq->curr == se)
2788                         update_curr(cfs_rq);
2789                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2790                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2791         }
2792         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2793
2794         se->runnable_weight = runnable;
2795         update_load_set(&se->load, weight);
2796
2797 #ifdef CONFIG_SMP
2798         do {
2799                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2800
2801                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2802                 se->avg.runnable_load_avg =
2803                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2804         } while (0);
2805 #endif
2806
2807         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2808         if (se->on_rq) {
2809                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2810                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2811         }
2812 }
2813
2814 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2815 {
2816         struct sched_entity *se = &p->se;
2817         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2818         struct load_weight *load = &se->load;
2819         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2820
2821         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2822         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2823 }
2824
2825 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2826 # ifdef CONFIG_SMP
2827 /*
2828  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2829  * global sum we all love to hate.
2830  *
2831  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2832  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2833  *
2834  *                     tg->weight * grq->load.weight
2835  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2836  *                        \Sum grq->load.weight
2837  *
2838  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2839  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2840  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2841  *
2842  * So instead of the above, we substitute:
2843  *
2844  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2845  *
2846  * which yields the following:
2847  *
2848  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2849  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2850  *                              tg->load_avg
2851  *
2852  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2853  *
2854  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2855  *
2856  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2857  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2858  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2859  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2860  * yielding bad latency etc..
2861  *
2862  * Now, in that special case (1) reduces to:
2863  *
2864  *                     tg->weight * grq->load.weight
2865  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2866  *                          grp->load.weight
2867  *
2868  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2869  *
2870  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2871  * UP case, like:
2872  *
2873  *   ge->load.weight =
2874  *
2875  *              tg->weight * grq->load.weight
2876  *     ---------------------------------------------------         (5)
2877  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2878  *
2879  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2880  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2881  *
2882  *
2883  *                     tg->weight * grq->load.weight
2884  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2885  *                              tg_load_avg'
2886  *
2887  * Where:
2888  *
2889  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2890  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2891  *
2892  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2893  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2894  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2895  *
2896  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2897  *
2898  * hence icky!
2899  */
2900 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2901 {
2902         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2903         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2904
2905         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2906
2907         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2908
2909         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2910
2911         /* Ensure tg_weight >= load */
2912         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2913         tg_weight += load;
2914
2915         shares = (tg_shares * load);
2916         if (tg_weight)
2917                 shares /= tg_weight;
2918
2919         /*
2920          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2921          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2922          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2923          * the group on a CPU.
2924          *
2925          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2926          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2927          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2928          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2929          * instead of 0.
2930          */
2931         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2932 }
2933
2934 /*
2935  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2936  * the group entity weight calculated above.
2937  *
2938  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2939  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2940  * does not represent the runnable weight.
2941  *
2942  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2943  * runqueue:
2944  *
2945  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2946  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2947  *                                               grq->avg.load_avg
2948  *
2949  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2950  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2951  *
2952  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2953  *
2954  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2955  *              -----------------------------------------------------   (8)
2956  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2957  *
2958  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2959  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2960  */
2961 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2962 {
2963         long runnable, load_avg;
2964
2965         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2966                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2967
2968         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2969                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2970
2971         runnable *= shares;
2972         if (load_avg)
2973                 runnable /= load_avg;
2974
2975         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2976 }
2977 # endif /* CONFIG_SMP */
2978
2979 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2980
2981 /*
2982  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2983  * runqueue.
2984  */
2985 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2986 {
2987         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2988         long shares, runnable;
2989
2990         if (!gcfs_rq)
2991                 return;
2992
2993         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
2994                 return;
2995
2996 #ifndef CONFIG_SMP
2997         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
2998
2999         if (likely(se->load.weight == shares))
3000                 return;
3001 #else
3002         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3003         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3004 #endif
3005
3006         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3007 }
3008
3009 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3010 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3011 {
3012 }
3013 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3014
3015 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3016 {
3017         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3018
3019         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
3020                 /*
3021                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3022                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3023                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3024                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3025                  * the next tick/schedule should update.
3026                  *
3027                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3028                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3029                  * number include things like RT tasks.
3030                  *
3031                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3032                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3033                  *
3034                  * See cpu_util().
3035                  */
3036                 cpufreq_update_util(rq, 0);
3037         }
3038 }
3039
3040 #ifdef CONFIG_SMP
3041 /*
3042  * Approximate:
3043  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
3044  */
3045 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
3046 {
3047         unsigned int local_n;
3048
3049         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
3050                 return 0;
3051
3052         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
3053         local_n = n;
3054
3055         /*
3056          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
3057          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
3058          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
3059          *
3060          * To achieve constant time decay_load.
3061          */
3062         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
3063                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
3064                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
3065         }
3066
3067         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
3068         return val;
3069 }
3070
3071 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
3072 {
3073         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
3074
3075         /*
3076          * c1 = d1 y^p
3077          */
3078         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3079
3080         /*
3081          *            p-1
3082          * c2 = 1024 \Sum y^n
3083          *            n=1
3084          *
3085          *              inf        inf
3086          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3087          *              n=0        n=p
3088          */
3089         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3090
3091         return c1 + c2 + c3;
3092 }
3093
3094 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
3095
3096 /*
3097  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3098  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3099  * the remainder of the (incomplete) current period.
3100  *
3101  *           d1          d2           d3
3102  *           ^           ^            ^
3103  *           |           |            |
3104  *         |<->|<----------------->|<--->|
3105  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3106  *
3107  *                           p-1
3108  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3109  *                           n=1
3110  *
3111  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3112  *
3113  *                     p-1
3114  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3115  *                     n=1
3116  */
3117 static __always_inline u32
3118 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3119                unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3120 {
3121         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3122         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3123         u64 periods;
3124
3125         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
3126         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3127
3128         delta += sa->period_contrib;
3129         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3130
3131         /*
3132          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3133          */
3134         if (periods) {
3135                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3136                 sa->runnable_load_sum =
3137                         decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
3138                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3139
3140                 /*
3141                  * Step 2
3142                  */
3143                 delta %= 1024;
3144                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3145                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3146         }
3147         sa->period_contrib = delta;
3148
3149         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3150         if (load)
3151                 sa->load_sum += load * contrib;
3152         if (runnable)
3153                 sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
3154         if (running)
3155                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3156
3157         return periods;
3158 }
3159
3160 /*
3161  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3162  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3163  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3164  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3165  *
3166  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3167  *      p0            p1           p2
3168  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3169  *
3170  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3171  *
3172  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3173  * following representation of historical load:
3174  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3175  *
3176  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3177  *   y^32 = 0.5
3178  *
3179  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3180  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3181  * (u_0).
3182  *
3183  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3184  * sum again by y is sufficient to update:
3185  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3186  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3187  */
3188 static __always_inline int
3189 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3190                   unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3191 {
3192         u64 delta;
3193
3194         delta = now - sa->last_update_time;
3195         /*
3196          * This should only happen when time goes backwards, which it
3197          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3198          */
3199         if ((s64)delta < 0) {
3200                 sa->last_update_time = now;
3201                 return 0;
3202         }
3203
3204         /*
3205          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3206          * approximation of 1us and fast to compute.
3207          */
3208         delta >>= 10;
3209         if (!delta)
3210                 return 0;
3211
3212         sa->last_update_time += delta << 10;
3213
3214         /*
3215          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3216          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3217          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3218          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3219          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3220          * this happens during idle_balance() which calls
3221          * update_blocked_averages()
3222          */
3223         if (!load)
3224                 runnable = running = 0;
3225
3226         /*
3227          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3228          * accrues by two steps:
3229          *
3230          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3231          * crossed period boundaries, finish.
3232          */
3233         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, load, runnable, running))
3234                 return 0;
3235
3236         return 1;
3237 }
3238
3239 static __always_inline void
3240 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
3241 {
3242         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3243
3244         /*
3245          * Step 2: update *_avg.
3246          */
3247         sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
3248         sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
3249         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3250 }
3251
3252 /*
3253  * sched_entity:
3254  *
3255  *   task:
3256  *     se_runnable() == se_weight()
3257  *
3258  *   group: [ see update_cfs_group() ]
3259  *     se_weight()   = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
3260  *     se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
3261  *
3262  *   load_sum := runnable_sum
3263  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3264  *
3265  *   runnable_load_sum := runnable_sum
3266  *   runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
3267  *
3268  * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
3269  *
3270  * cfq_rs:
3271  *
3272  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3273  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3274  *
3275  *   runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
3276  *   runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
3277  */
3278
3279 static int
3280 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3281 {
3282         if (entity_is_task(se))
3283                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3284
3285         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, 0)) {
3286                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3287                 return 1;
3288         }
3289
3290         return 0;
3291 }
3292
3293 static int
3294 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3295 {
3296         if (entity_is_task(se))
3297                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3298
3299         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
3300                                 cfs_rq->curr == se)) {
3301
3302                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3303                 return 1;
3304         }
3305
3306         return 0;
3307 }
3308
3309 static int
3310 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3311 {
3312         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3313                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3314                                 scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
3315                                 cfs_rq->curr != NULL)) {
3316
3317                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
3318                 return 1;
3319         }
3320
3321         return 0;
3322 }
3323
3324 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3325 /**
3326  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3327  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3328  * @force: update regardless of how small the difference
3329  *
3330  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3331  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3332  * considerations.
3333  *
3334  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3335  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3336  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3337  *
3338  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3339  */
3340 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3341 {
3342         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3343
3344         /*
3345          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3346          */
3347         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3348                 return;
3349
3350         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3351                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3352                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3353         }
3354 }
3355
3356 /*
3357  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3358  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3359  * including the state of rq->lock, should be made.
3360  */
3361 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3362                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3363 {
3364         u64 p_last_update_time;
3365         u64 n_last_update_time;
3366
3367         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3368                 return;
3369
3370         /*
3371          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3372          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3373          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3374          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3375          * the wakee more load sounds not bad.
3376          */
3377         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3378                 return;
3379
3380 #ifndef CONFIG_64BIT
3381         {
3382                 u64 p_last_update_time_copy;
3383                 u64 n_last_update_time_copy;
3384
3385                 do {
3386                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3387                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3388
3389                         smp_rmb();
3390
3391                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3392                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3393
3394                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3395                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3396         }
3397 #else
3398         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3399         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3400 #endif
3401         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3402         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3403 }
3404
3405
3406 /*
3407  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3408  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3409  * that for each group:
3410  *
3411  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3412  *
3413  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3414  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3415  *
3416  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3417  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3418  * their PELT windows aligned).
3419  *
3420  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3421  *
3422  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3423  *
3424  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3425  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3426  *
3427  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3428  *
3429  * And per (1) we have:
3430  *
3431  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3432  *
3433  * Which gives:
3434  *
3435  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3436  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3437  *                               grq->load.weight
3438  *
3439  * Except that is wrong!
3440  *
3441  * Because while for entities historical weight is not important and we
3442  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3443  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3444  *
3445  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3446  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3447  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3448  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3449  *
3450  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3451  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3452  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3453  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3454  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3455  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3456  *
3457  * So we'll have to approximate.. :/
3458  *
3459  * Given the constraint:
3460  *
3461  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3462  *
3463  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3464  * overlap.
3465  *
3466  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3467  *
3468  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3469  *
3470  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3471  *
3472  */
3473
3474 static inline void
3475 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3476 {
3477         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3478
3479         /* Nothing to update */
3480         if (!delta)
3481                 return;
3482
3483         /*
3484          * The relation between sum and avg is:
3485          *
3486          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3487          *
3488          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3489          */
3490
3491         /* Set new sched_entity's utilization */
3492         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3493         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3494
3495         /* Update parent cfs_rq utilization */
3496         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3497         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3498 }
3499
3500 static inline void
3501 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3502 {
3503         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3504         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3505         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3506         s64 delta_sum;
3507
3508         if (!runnable_sum)
3509                 return;
3510
3511         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3512
3513         if (runnable_sum >= 0) {
3514                 /*
3515                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3516                  * the CPU is saturated running == runnable.
3517                  */
3518                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3519                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3520         } else {
3521                 /*
3522                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3523                  * assuming all tasks are equally runnable.
3524                  */
3525                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3526                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3527                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3528                 }
3529
3530                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3531                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3532         }
3533
3534         /*
3535          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3536          * As running sum is scale with cpu capacity wehreas the runnable sum
3537          * is not we rescale running_sum 1st
3538          */
3539         running_sum = se->avg.util_sum /
3540                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3541         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3542
3543         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3544         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3545
3546         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3547         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3548
3549         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3550         se->avg.load_avg = load_avg;
3551         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3552         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3553
3554         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3555         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3556         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3557         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3558
3559         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3560         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3561
3562         if (se->on_rq) {
3563                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3564                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3565         }
3566 }
3567
3568 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3569 {
3570         cfs_rq->propagate = 1;
3571         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3572 }
3573
3574 /* Update task and its cfs_rq load average */
3575 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3576 {
3577         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3578
3579         if (entity_is_task(se))
3580                 return 0;
3581
3582         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3583         if (!gcfs_rq->propagate)
3584                 return 0;
3585
3586         gcfs_rq->propagate = 0;
3587
3588         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3589
3590         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3591
3592         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3593         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3594
3595         return 1;
3596 }
3597
3598 /*
3599  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3600  * group_entity:
3601  */
3602 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3603 {
3604         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3605
3606         /*
3607          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3608          * decay it:
3609          */
3610         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3611                 return false;
3612
3613         /*
3614          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3615          * the utilization of the sched_entity:
3616          */
3617         if (gcfs_rq->propagate)
3618                 return false;
3619
3620         /*
3621          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3622          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3623          * waste of time to try to decay it:
3624          */
3625         return true;
3626 }
3627
3628 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3629
3630 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3631
3632 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3633 {
3634         return 0;
3635 }
3636
3637 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3638
3639 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3640
3641 /**
3642  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3643  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3644  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3645  *
3646  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3647  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3648  * post_init_entity_util_avg().
3649  *
3650  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3651  *
3652  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3653  *
3654  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3655  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3656  */
3657 static inline int
3658 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3659 {
3660         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3661         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3662         int decayed = 0;
3663
3664         if (cfs_rq->removed.nr) {
3665                 unsigned long r;
3666                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3667
3668                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3669                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3670                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3671                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3672                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3673                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3674
3675                 r = removed_load;
3676                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3677                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3678
3679                 r = removed_util;
3680                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3681                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3682
3683                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3684
3685                 decayed = 1;
3686         }
3687
3688         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3689
3690 #ifndef CONFIG_64BIT
3691         smp_wmb();
3692         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3693 #endif
3694
3695         if (decayed)
3696                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3697
3698         return decayed;
3699 }
3700
3701 /**
3702  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3703  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3704  * @se: sched_entity to attach
3705  *
3706  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3707  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3708  */
3709 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3710 {
3711         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3712
3713         /*
3714          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3715          * window because without that, really weird and wonderful things can
3716          * happen.
3717          *
3718          * XXX illustrate
3719          */
3720         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3721         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3722
3723         /*
3724          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3725          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3726          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3727          * _sum a little.
3728          */
3729         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3730
3731         se->avg.load_sum = divider;
3732         if (se_weight(se)) {
3733                 se->avg.load_sum =
3734                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3735         }
3736
3737         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3738
3739         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3740         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3741         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3742
3743         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3744
3745         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3746 }
3747
3748 /**
3749  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3750  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3751  * @se: sched_entity to detach
3752  *
3753  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3754  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3755  */
3756 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3757 {
3758         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3759         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3760         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3761
3762         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3763
3764         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3765 }
3766
3767 /*
3768  * Optional action to be done while updating the load average
3769  */
3770 #define UPDATE_TG       0x1
3771 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3772 #define DO_ATTACH       0x4
3773
3774 /* Update task and its cfs_rq load average */
3775 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3776 {
3777         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3778         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3779         int cpu = cpu_of(rq);
3780         int decayed;
3781
3782         /*
3783          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3784          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3785          */
3786         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3787                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3788
3789         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3790         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3791
3792         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3793
3794                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3795                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3796
3797         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3798                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3799 }
3800
3801 #ifndef CONFIG_64BIT
3802 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3803 {
3804         u64 last_update_time_copy;
3805         u64 last_update_time;
3806
3807         do {
3808                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3809                 smp_rmb();
3810                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3811         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3812
3813         return last_update_time;
3814 }
3815 #else
3816 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3817 {
3818         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3819 }
3820 #endif
3821
3822 /*
3823  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3824  * the previous rq.
3825  */
3826 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3827 {
3828         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3829         u64 last_update_time;
3830
3831         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3832         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3833 }
3834
3835 /*
3836  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3837  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3838  */
3839 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3840 {
3841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3842         unsigned long flags;
3843
3844         /*
3845          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3846          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3847          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3848          *
3849          * Similarly for groups, they will have passed through
3850          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3851          * calls this.
3852          */
3853
3854         sync_entity_load_avg(se);
3855
3856         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3857         ++cfs_rq->removed.nr;
3858         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3859         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3860         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3861         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3862 }
3863
3864 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3865 {
3866         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3867 }
3868
3869 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3870 {
3871         return cfs_rq->avg.load_avg;
3872 }
3873
3874 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3875
3876 #else /* CONFIG_SMP */
3877
3878 static inline int
3879 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3880 {
3881         return 0;
3882 }
3883
3884 #define UPDATE_TG       0x0
3885 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3886 #define DO_ATTACH       0x0
3887
3888 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3889 {
3890         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3891 }
3892
3893 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3894
3895 static inline void
3896 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3897 static inline void
3898 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3899
3900 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3901 {
3902         return 0;
3903 }
3904
3905 #endif /* CONFIG_SMP */
3906
3907 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3908 {
3909 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3910         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3911
3912         if (d < 0)
3913                 d = -d;
3914
3915         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3916                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3917 #endif
3918 }
3919
3920 static void
3921 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3922 {
3923         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3924
3925         /*
3926          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3927          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3928          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3929          * stays open at the end.
3930          */
3931         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3932                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3933
3934         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3935         if (!initial) {
3936                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3937
3938                 /*
3939                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3940                  * for a gentler effect of sleepers:
3941                  */
3942                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3943                         thresh >>= 1;
3944
3945                 vruntime -= thresh;
3946         }
3947
3948         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3949         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3950 }
3951
3952 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3953
3954 static inline void check_schedstat_required(void)
3955 {
3956 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3957         if (schedstat_enabled())
3958                 return;
3959
3960         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3961         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3962                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3963                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3964                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3965                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3966                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3967                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3968                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3969                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3970         }
3971 #endif
3972 }
3973
3974
3975 /*
3976  * MIGRATION
3977  *
3978  *      dequeue
3979  *        update_curr()
3980  *          update_min_vruntime()
3981  *        vruntime -= min_vruntime
3982  *
3983  *      enqueue
3984  *        update_curr()
3985  *          update_min_vruntime()
3986  *        vruntime += min_vruntime
3987  *
3988  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3989  * min_vruntime are up-to-date.
3990  *
3991  * WAKEUP (remote)
3992  *
3993  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3994  *        vruntime -= min_vruntime
3995  *
3996  *      enqueue
3997  *        update_curr()
3998  *          update_min_vruntime()
3999  *        vruntime += min_vruntime
4000  *
4001  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4002  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4003  */
4004
4005 static void
4006 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4007 {
4008         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4009         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4010
4011         /*
4012          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4013          * update_curr().
4014          */
4015         if (renorm && curr)
4016                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4017
4018         update_curr(cfs_rq);
4019
4020         /*
4021          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4022          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4023          * placed in the past could significantly boost this task to the
4024          * fairness detriment of existing tasks.
4025          */
4026         if (renorm && !curr)
4027                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4028
4029         /*
4030          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4031          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4032          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4033          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4034          *     its group cfs_rq
4035          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4036          */
4037         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4038         update_cfs_group(se);
4039         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4040         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4041
4042         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4043                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4044
4045         check_schedstat_required();
4046         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4047         check_spread(cfs_rq, se);
4048         if (!curr)
4049                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4050         se->on_rq = 1;
4051
4052         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4053                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4054                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4055         }
4056 }
4057
4058 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4059 {
4060         for_each_sched_entity(se) {
4061                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4062                 if (cfs_rq->last != se)
4063                         break;
4064
4065                 cfs_rq->last = NULL;
4066         }
4067 }
4068
4069 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4070 {
4071         for_each_sched_entity(se) {
4072                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4073                 if (cfs_rq->next != se)
4074                         break;
4075
4076                 cfs_rq->next = NULL;
4077         }
4078 }
4079
4080 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4081 {
4082         for_each_sched_entity(se) {
4083                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4084                 if (cfs_rq->skip != se)
4085                         break;
4086
4087                 cfs_rq->skip = NULL;
4088         }
4089 }
4090
4091 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4092 {
4093         if (cfs_rq->last == se)
4094                 __clear_buddies_last(se);
4095
4096         if (cfs_rq->next == se)
4097                 __clear_buddies_next(se);
4098
4099         if (cfs_rq->skip == se)
4100                 __clear_buddies_skip(se);
4101 }
4102
4103 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4104
4105 static void
4106 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4107 {
4108         /*
4109          * Update run-time statistics of the 'current'.
4110          */
4111         update_curr(cfs_rq);
4112
4113         /*
4114          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4115          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4116          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4117          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4118          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4119          *     of its group cfs_rq.
4120          */
4121         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4122         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4123
4124         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4125
4126         clear_buddies(cfs_rq, se);
4127
4128         if (se != cfs_rq->curr)
4129                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4130         se->on_rq = 0;
4131         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4132
4133         /*
4134          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4135          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4136          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4137          * can move min_vruntime forward still more.
4138          */
4139         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4140                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4141
4142         /* return excess runtime on last dequeue */
4143         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4144
4145         update_cfs_group(se);
4146
4147         /*
4148          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4149          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4150          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4151          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4152          */
4153         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4154                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4155 }
4156
4157 /*
4158  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4159  */
4160 static void
4161 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4162 {
4163         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4164         struct sched_entity *se;
4165         s64 delta;
4166
4167         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4168         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4169         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4170                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4171                 /*
4172                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4173                  * re-elected due to buddy favours.
4174                  */
4175                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4176                 return;
4177         }
4178
4179         /*
4180          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4181          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4182          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4183          */
4184         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4185                 return;
4186
4187         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4188         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4189
4190         if (delta < 0)
4191                 return;
4192
4193         if (delta > ideal_runtime)
4194                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4195 }
4196
4197 static void
4198 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4199 {
4200         /* 'current' is not kept within the tree. */
4201         if (se->on_rq) {
4202                 /*
4203                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4204                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4205                  * runqueue.
4206                  */
4207                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4208                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4209                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4210         }
4211
4212         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4213         cfs_rq->curr = se;
4214
4215         /*
4216          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4217          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4218          * when there are only lesser-weight tasks around):
4219          */
4220         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4221                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4222                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4223                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4224         }
4225
4226         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4227 }
4228
4229 static int
4230 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4231
4232 /*
4233  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4234  * 1) keep things fair between processes/task groups
4235  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4236  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4237  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4238  */
4239 static struct sched_entity *
4240 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4241 {
4242         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4243         struct sched_entity *se;
4244
4245         /*
4246          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4247          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4248          */
4249         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4250                 left = curr;
4251
4252         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4253
4254         /*
4255          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4256          * be done without getting too unfair.
4257          */
4258         if (cfs_rq->skip == se) {
4259                 struct sched_entity *second;
4260
4261                 if (se == curr) {
4262                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4263                 } else {
4264                         second = __pick_next_entity(se);
4265                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4266                                 second = curr;
4267                 }
4268
4269                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4270                         se = second;
4271         }
4272
4273         /*
4274          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4275          */
4276         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4277                 se = cfs_rq->last;
4278
4279         /*
4280          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4281          */
4282         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4283                 se = cfs_rq->next;
4284
4285         clear_buddies(cfs_rq, se);
4286
4287         return se;
4288 }
4289
4290 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4291
4292 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4293 {
4294         /*
4295          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4296          * was not called and update_curr() has to be done:
4297          */
4298         if (prev->on_rq)
4299                 update_curr(cfs_rq);
4300
4301         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4302         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4303
4304         check_spread(cfs_rq, prev);
4305
4306         if (prev->on_rq) {
4307                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4308                 /* Put 'current' back into the tree. */
4309                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4310                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4311                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4312         }
4313         cfs_rq->curr = NULL;
4314 }
4315
4316 static void
4317 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4318 {
4319         /*
4320          * Update run-time statistics of the 'current'.
4321          */
4322         update_curr(cfs_rq);
4323
4324         /*
4325          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4326          */
4327         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4328         update_cfs_group(curr);
4329
4330 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4331         /*
4332          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4333          * validating it and just reschedule.
4334          */
4335         if (queued) {
4336                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4337                 return;
4338         }
4339         /*
4340          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4341          */
4342         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4343                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4344                 return;
4345 #endif
4346
4347         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4348                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4349 }
4350
4351
4352 /**************************************************
4353  * CFS bandwidth control machinery
4354  */
4355
4356 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4357
4358 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4359 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4360
4361 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4362 {
4363         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4364 }
4365
4366 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4367 {
4368         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4369 }
4370
4371 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4372 {
4373         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4374 }
4375 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4376 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4377 {
4378         return true;
4379 }
4380
4381 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4382 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4383 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4384
4385 /*
4386  * default period for cfs group bandwidth.
4387  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4388  */
4389 static inline u64 default_cfs_period(void)
4390 {
4391         return 100000000ULL;
4392 }
4393
4394 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4395 {
4396         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4397 }
4398
4399 /*
4400  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4401  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4402  * additional synchronization around rq->lock.
4403  *
4404  * requires cfs_b->lock
4405  */
4406 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4407 {
4408         u64 now;
4409
4410         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4411                 return;
4412
4413         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4414         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4415         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4416 }
4417
4418 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4419 {
4420         return &tg->cfs_bandwidth;
4421 }
4422
4423 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4424 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4425 {
4426         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4427                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4428
4429         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4430 }
4431
4432 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4433 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4434 {
4435         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4436         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4437         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4438
4439         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4440         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4441
4442         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4443         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4444                 amount = min_amount;
4445         else {
4446                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4447
4448                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4449                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4450                         cfs_b->runtime -= amount;
4451                         cfs_b->idle = 0;
4452                 }
4453         }
4454         expires = cfs_b->runtime_expires;
4455         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4456
4457         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4458         /*
4459          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4460          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4461          * issued.
4462          */
4463         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4464                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4465
4466         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4467 }
4468
4469 /*
4470  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4471  * fact that rq->clock snapshots this value.
4472  */
4473 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4474 {
4475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4476
4477         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4478         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4479                 return;
4480
4481         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4482                 return;
4483
4484         /*
4485          * If the local deadline has passed we have to consider the
4486          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4487          * has not truly expired.
4488          *
4489          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4490          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4491          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4492          * exact equality, so a partial write will still work.
4493          */
4494
4495         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4496                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4497                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4498         } else {
4499                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4500                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4501         }
4502 }
4503
4504 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4505 {
4506         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4507         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4508         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4509
4510         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4511                 return;
4512
4513         /*
4514          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4515          * hierarchy can be throttled
4516          */
4517         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4518                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4519 }
4520
4521 static __always_inline
4522 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4523 {
4524         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4525                 return;
4526
4527         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4528 }
4529
4530 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4531 {
4532         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4533 }
4534
4535 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4536 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4537 {
4538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4539 }
4540
4541 /*
4542  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4543  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4544  * load-balance operations.
4545  */
4546 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4547                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4548 {
4549         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4550
4551         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4552         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4553
4554         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4555                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4556 }
4557
4558 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4559 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4560 {
4561         struct rq *rq = data;
4562         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4563
4564         cfs_rq->throttle_count--;
4565         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4566                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4567                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4568                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4569         }
4570
4571         return 0;
4572 }
4573
4574 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4575 {
4576         struct rq *rq = data;
4577         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4578
4579         /* group is entering throttled state, stop time */
4580         if (!cfs_rq->throttle_count)
4581                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4582         cfs_rq->throttle_count++;
4583
4584         return 0;
4585 }
4586
4587 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4588 {
4589         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4590         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4591         struct sched_entity *se;
4592         long task_delta, dequeue = 1;
4593         bool empty;
4594
4595         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4596
4597         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4598         rcu_read_lock();
4599         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4600         rcu_read_unlock();
4601
4602         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4603         for_each_sched_entity(se) {
4604                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4605                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4606                 if (!se->on_rq)
4607                         break;
4608
4609                 if (dequeue)
4610                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4611                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4612
4613                 if (qcfs_rq->load.weight)
4614                         dequeue = 0;
4615         }
4616
4617         if (!se)
4618                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4619
4620         cfs_rq->throttled = 1;
4621         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4622         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4623         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4624
4625         /*
4626          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4627          * distribute_cfs_runtime will not see us
4628          */
4629         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4630
4631         /*
4632          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4633          * timer is running.
4634          */
4635         if (empty)
4636                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4637
4638         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4639 }
4640
4641 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4642 {
4643         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4644         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4645         struct sched_entity *se;
4646         int enqueue = 1;
4647         long task_delta;
4648
4649         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4650
4651         cfs_rq->throttled = 0;
4652
4653         update_rq_clock(rq);
4654
4655         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4656         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4657         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4658         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4659
4660         /* update hierarchical throttle state */
4661         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4662
4663         if (!cfs_rq->load.weight)
4664                 return;
4665
4666         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4667         for_each_sched_entity(se) {
4668                 if (se->on_rq)
4669                         enqueue = 0;
4670
4671                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4672                 if (enqueue)
4673                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4674                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4675
4676                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4677                         break;
4678         }
4679
4680         if (!se)
4681                 add_nr_running(rq, task_delta);
4682
4683         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4684         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4685                 resched_curr(rq);
4686 }
4687
4688 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4689                 u64 remaining, u64 expires)
4690 {
4691         struct cfs_rq *cfs_rq;
4692         u64 runtime;
4693         u64 starting_runtime = remaining;
4694
4695         rcu_read_lock();
4696         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4697                                 throttled_list) {
4698                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4699                 struct rq_flags rf;
4700
4701                 rq_lock(rq, &rf);
4702                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4703                         goto next;
4704
4705                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4706                 if (runtime > remaining)
4707                         runtime = remaining;
4708                 remaining -= runtime;
4709
4710                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4711                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4712
4713                 /* we check whether we're throttled above */
4714                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4715                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4716
4717 next:
4718                 rq_unlock(rq, &rf);
4719
4720                 if (!remaining)
4721                         break;
4722         }
4723         rcu_read_unlock();
4724
4725         return starting_runtime - remaining;
4726 }
4727
4728 /*
4729  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4730  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4731  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4732  * used to track this state.
4733  */
4734 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4735 {
4736         u64 runtime, runtime_expires;
4737         int throttled;
4738
4739         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4740         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4741                 goto out_deactivate;
4742
4743         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4744         cfs_b->nr_periods += overrun;
4745
4746         /*
4747          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4748          * we're going inactive then everything else can be deferred
4749          */
4750         if (cfs_b->idle && !throttled)
4751                 goto out_deactivate;
4752
4753         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4754
4755         if (!throttled) {
4756                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4757                 cfs_b->idle = 1;
4758                 return 0;
4759         }
4760
4761         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4762         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4763
4764         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4765
4766         /*
4767          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4768          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4769          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4770          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4771          * only by limited amounts in that extreme case.
4772          */
4773         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4774                 runtime = cfs_b->runtime;
4775                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4776                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4777                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4778                                                  runtime_expires);
4779                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4780
4781                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4782
4783                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4784         }
4785
4786         /*
4787          * While we are ensured activity in the period following an
4788          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4789          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4790          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4791          */
4792         cfs_b->idle = 0;
4793
4794         return 0;
4795
4796 out_deactivate:
4797         return 1;
4798 }
4799
4800 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4801 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4802 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4803 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4804 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4805 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4806
4807 /*
4808  * Are we near the end of the current quota period?
4809  *
4810  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4811  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4812  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4813  */
4814 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4815 {
4816         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4817         u64 remaining;
4818
4819         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4820         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4821                 return 1;
4822
4823         /* is a quota refresh about to occur? */
4824         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4825         if (remaining < min_expire)
4826                 return 1;
4827
4828         return 0;
4829 }
4830
4831 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4832 {
4833         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4834
4835         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4836         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4837                 return;
4838
4839         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4840                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4841                         HRTIMER_MODE_REL);
4842 }
4843
4844 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4845 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4846 {
4847         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4848         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4849
4850         if (slack_runtime <= 0)
4851                 return;
4852
4853         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4854         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4855             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4856                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4857
4858                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4859                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4860                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4861                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4862         }
4863         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4864
4865         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4866         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4867 }
4868
4869 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4870 {
4871         if (!cfs_bandwidth_used())
4872                 return;
4873
4874         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4875                 return;
4876
4877         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4878 }
4879
4880 /*
4881  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4882  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4883  */
4884 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4885 {
4886         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4887         u64 expires;
4888
4889         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4890         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4891         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4892                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4893                 return;
4894         }
4895
4896         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4897                 runtime = cfs_b->runtime;
4898
4899         expires = cfs_b->runtime_expires;
4900         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4901
4902         if (!runtime)
4903                 return;
4904
4905         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4906
4907         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4908         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4909                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4910         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4911 }
4912
4913 /*
4914  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4915  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4916  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4917  */
4918 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4919 {
4920         if (!cfs_bandwidth_used())
4921                 return;
4922
4923         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4924         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4925                 return;
4926
4927         /* ensure the group is not already throttled */
4928         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4929                 return;
4930
4931         /* update runtime allocation */
4932         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4933         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4934                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4935 }
4936
4937 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4938 {
4939         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4940
4941         if (!cfs_bandwidth_used())
4942                 return;
4943
4944         if (!tg->parent)
4945                 return;
4946
4947         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4948         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4949
4950         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4951         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4952 }
4953
4954 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4955 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4956 {
4957         if (!cfs_bandwidth_used())
4958                 return false;
4959
4960         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4961                 return false;
4962
4963         /*
4964          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4965          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4966          */
4967         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4968                 return true;
4969
4970         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4971         return true;
4972 }
4973
4974 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4975 {
4976         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4977                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4978
4979         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4980
4981         return HRTIMER_NORESTART;
4982 }
4983
4984 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4985 {
4986         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4987                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4988         int overrun;
4989         int idle = 0;
4990
4991         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4992         for (;;) {
4993                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4994                 if (!overrun)
4995                         break;
4996
4997                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4998         }
4999         if (idle)
5000                 cfs_b->period_active = 0;
5001         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5002
5003         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5004 }
5005
5006 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5007 {
5008         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5009         cfs_b->runtime = 0;
5010         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5011         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5012
5013         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5014         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5015         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5016         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5017         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5018 }
5019
5020 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5021 {
5022         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5023         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5024 }
5025
5026 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5027 {
5028         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5029
5030         if (!cfs_b->period_active) {
5031                 cfs_b->period_active = 1;
5032                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5033                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5034         }
5035 }
5036
5037 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5038 {
5039         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5040         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5041                 return;
5042
5043         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5044         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5045 }
5046
5047 /*
5048  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5049  *
5050  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5051  * bits doesn't do much.
5052  */
5053
5054 /* cpu online calback */
5055 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5056 {
5057         struct task_group *tg;
5058
5059         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5060
5061         rcu_read_lock();
5062         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5063                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5064                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5065
5066                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5067                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5068                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5069         }
5070         rcu_read_unlock();
5071 }
5072
5073 /* cpu offline callback */
5074 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5075 {
5076         struct task_group *tg;
5077
5078         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5079
5080         rcu_read_lock();
5081         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5082                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5083
5084                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5085                         continue;
5086
5087                 /*
5088                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5089                  * there's some valid quota amount
5090                  */
5091                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5092                 /*
5093                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
5094                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5095                  */
5096                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5097
5098                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5099                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5100         }
5101         rcu_read_unlock();
5102 }
5103
5104 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5105 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5106 {
5107         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5108 }
5109
5110 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5111 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5112 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5113 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5114 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5115
5116 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5117 {
5118         return 0;
5119 }
5120
5121 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5122 {
5123         return 0;
5124 }
5125
5126 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5127                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5128 {
5129         return 0;
5130 }
5131
5132 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5133
5134 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5135 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5136 #endif
5137
5138 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5139 {
5140         return NULL;
5141 }
5142 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5143 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5144 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5145
5146 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5147
5148 /**************************************************
5149  * CFS operations on tasks:
5150  */
5151
5152 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5153 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5154 {
5155         struct sched_entity *se = &p->se;
5156         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5157
5158         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5159
5160         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5161                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5162                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5163                 s64 delta = slice - ran;
5164
5165                 if (delta < 0) {
5166                         if (rq->curr == p)
5167                                 resched_curr(rq);
5168                         return;
5169                 }
5170                 hrtick_start(rq, delta);
5171         }
5172 }
5173
5174 /*
5175  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5176  * current task is from our class and nr_running is low enough
5177  * to matter.
5178  */
5179 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5180 {
5181         struct task_struct *curr = rq->curr;
5182
5183         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5184                 return;
5185
5186         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5187                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5188 }
5189 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5190 static inline void
5191 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5192 {
5193 }
5194
5195 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5196 {
5197 }
5198 #endif
5199
5200 /*
5201  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5202  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5203  * then put the task into the rbtree:
5204  */
5205 static void
5206 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5207 {
5208         struct cfs_rq *cfs_rq;
5209         struct sched_entity *se = &p->se;
5210
5211         /*
5212          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5213          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5214          * passed.
5215          */
5216         if (p->in_iowait)
5217                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5218
5219         for_each_sched_entity(se) {
5220                 if (se->on_rq)
5221                         break;
5222                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5223                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5224
5225                 /*
5226                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5227                  *
5228                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5229                  * post the final h_nr_running increment below.
5230                  */
5231                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5232                         break;
5233                 cfs_rq->h_nr_running++;
5234
5235                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5236         }
5237
5238         for_each_sched_entity(se) {
5239                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5240                 cfs_rq->h_nr_running++;
5241
5242                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5243                         break;
5244
5245                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5246                 update_cfs_group(se);
5247         }
5248
5249         if (!se)
5250                 add_nr_running(rq, 1);
5251
5252         hrtick_update(rq);
5253 }
5254
5255 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5256
5257 /*
5258  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5259  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5260  * update the fair scheduling stats:
5261  */
5262 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5263 {
5264         struct cfs_rq *cfs_rq;
5265         struct sched_entity *se = &p->se;
5266         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5267
5268         for_each_sched_entity(se) {
5269                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5270                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5271
5272                 /*
5273                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5274                  *
5275                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5276                  * post the final h_nr_running decrement below.
5277                 */
5278                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5279                         break;
5280                 cfs_rq->h_nr_running--;
5281
5282                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5283                 if (cfs_rq->load.weight) {
5284                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5285                         se = parent_entity(se);
5286                         /*
5287                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5288                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5289                          */
5290                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5291                                 set_next_buddy(se);
5292                         break;
5293                 }
5294                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5295         }
5296
5297         for_each_sched_entity(se) {
5298                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5299                 cfs_rq->h_nr_running--;
5300
5301                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5302                         break;
5303
5304                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5305                 update_cfs_group(se);
5306         }
5307
5308         if (!se)
5309                 sub_nr_running(rq, 1);
5310
5311         hrtick_update(rq);
5312 }
5313
5314 #ifdef CONFIG_SMP
5315
5316 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5317 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5318 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5319
5320 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5321 /*
5322  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5323  */
5324
5325 /*
5326  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5327  *
5328  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5329  *
5330  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5331  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5332  *
5333  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5334  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5335  *
5336  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5337  *
5338  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5339  *
5340  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5341  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5342  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5343  * fixed_power_int())
5344  *
5345  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5346  */
5347 #define DEGRADE_SHIFT           7
5348
5349 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5350 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5351         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5352         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5353         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5354         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5355         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5356 };
5357
5358 /*
5359  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5360  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5361  * adding any new load.
5362  */
5363 static unsigned long
5364 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5365 {
5366         int j = 0;
5367
5368         if (!missed_updates)
5369                 return load;
5370
5371         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5372                 return 0;
5373
5374         if (idx == 1)
5375                 return load >> missed_updates;
5376
5377         while (missed_updates) {
5378                 if (missed_updates % 2)
5379                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5380
5381                 missed_updates >>= 1;
5382                 j++;
5383         }
5384         return load;
5385 }
5386 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5387
5388 /**
5389  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5390  * @this_rq: The rq to update statistics for
5391  * @this_load: The current load
5392  * @pending_updates: The number of missed updates
5393  *
5394  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5395  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5396  *
5397  * This function computes a decaying average:
5398  *
5399  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5400  *
5401  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5402  * the @pending_updates argument.
5403  *
5404  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5405  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5406  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5407  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5408  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5409  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5410  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5411  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5412  *
5413  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5414  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5415  *
5416  * For regular NOHZ, this reduces to:
5417  *
5418  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5419  *
5420  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5421  * term.
5422  */
5423 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5424                             unsigned long pending_updates)
5425 {
5426         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5427         int i, scale;
5428
5429         this_rq->nr_load_updates++;
5430
5431         /* Update our load: */
5432         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5433         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5434                 unsigned long old_load, new_load;
5435
5436                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5437
5438                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5439 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5440                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5441                 if (tickless_load) {
5442                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5443                         /*
5444                          * old_load can never be a negative value because a
5445                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5446                          * original tickless_load.
5447                          */
5448                         old_load += tickless_load;
5449                 }
5450 #endif
5451                 new_load = this_load;
5452                 /*
5453                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5454                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5455                  * example.
5456                  */
5457                 if (new_load > old_load)
5458                         new_load += scale - 1;
5459
5460                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5461         }
5462
5463         sched_avg_update(this_rq);
5464 }
5465
5466 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5467 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5468 {
5469         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5470 }
5471
5472 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5473 /*
5474  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5475  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5476  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5477  *
5478  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5479  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5480  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5481  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5482  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5483  *
5484  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5485  */
5486
5487 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5488                                  unsigned long curr_jiffies,
5489                                  unsigned long load)
5490 {
5491         unsigned long pending_updates;
5492
5493         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5494         if (pending_updates) {
5495                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5496                 /*
5497                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5498                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5499                  * its weighted load.
5500                  */
5501                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5502         }
5503 }
5504
5505 /*
5506  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5507  * idle balance.
5508  */
5509 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5510 {
5511         /*
5512          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5513          */
5514         if (weighted_cpuload(this_rq))
5515                 return;
5516
5517         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5518 }
5519
5520 /*
5521  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5522  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5523  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5524  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5525  */
5526 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5527 {
5528         struct rq *this_rq = this_rq();
5529
5530         /*
5531          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5532          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5533          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5534          */
5535         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5536 }
5537
5538 /*
5539  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5540  */
5541 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5542 {
5543         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5544         struct rq *this_rq = this_rq();
5545         unsigned long load;
5546         struct rq_flags rf;
5547
5548         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5549                 return;
5550
5551         load = weighted_cpuload(this_rq);
5552         rq_lock(this_rq, &rf);
5553         update_rq_clock(this_rq);
5554         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5555         rq_unlock(this_rq, &rf);
5556 }
5557 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5558 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5559                                         unsigned long curr_jiffies,
5560                                         unsigned long load) { }
5561 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5562
5563 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5564 {
5565 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5566         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5567         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5568 #endif
5569         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5570 }
5571
5572 /*
5573  * Called from scheduler_tick()
5574  */
5575 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5576 {
5577         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5578
5579         if (tick_nohz_tick_stopped())
5580                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5581         else
5582                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5583 }
5584
5585 /*
5586  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5587  * according to the scheduling class and "nice" value.
5588  *
5589  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5590  * balance conservatively.
5591  */
5592 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5593 {
5594         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5595         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5596
5597         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5598                 return total;
5599
5600         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5601 }
5602
5603 /*
5604  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5605  * according to the scheduling class and "nice" value.
5606  */
5607 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5608 {
5609         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5610         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5611
5612         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5613                 return total;
5614
5615         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5616 }
5617
5618 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5619 {
5620         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5621 }
5622
5623 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5624 {
5625         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5626 }
5627
5628 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5629 {
5630         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5631         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5632         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5633
5634         if (nr_running)
5635                 return load_avg / nr_running;
5636
5637         return 0;
5638 }
5639
5640 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5641 {
5642         /*
5643          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5644          * jiffy will not have built up many flips.
5645          */
5646         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5647                 current->wakee_flips >>= 1;
5648                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5649         }
5650
5651         if (current->last_wakee != p) {
5652                 current->last_wakee = p;
5653                 current->wakee_flips++;
5654         }
5655 }
5656
5657 /*
5658  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5659  *
5660  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5661  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5662  *
5663  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5664  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5665  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5666  *
5667  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5668  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5669  *
5670  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5671  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5672  * socket size.
5673  */
5674 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5675 {
5676         unsigned int master = current->wakee_flips;
5677         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5678         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5679
5680         if (master < slave)
5681                 swap(master, slave);
5682         if (slave < factor || master < slave * factor)
5683                 return 0;
5684         return 1;
5685 }
5686
5687 /*
5688  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5689  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5690  * CPU.
5691  *
5692  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is (or
5693  *                      will be) idle.
5694  *
5695  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5696  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5697  *                        for the overloaded case.
5698  */
5699
5700 static bool
5701 wake_affine_idle(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5702                  int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5703 {
5704         if (idle_cpu(this_cpu))
5705                 return true;
5706
5707         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5708                 return true;
5709
5710         return false;
5711 }
5712
5713 static bool
5714 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5715                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5716 {
5717         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5718         unsigned long task_load;
5719
5720         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5721         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5722
5723         if (sync) {
5724                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5725
5726                 if (current_load > this_eff_load)
5727                         return true;
5728
5729                 this_eff_load -= current_load;
5730         }
5731
5732         task_load = task_h_load(p);
5733
5734         this_eff_load += task_load;
5735         if (sched_feat(WA_BIAS))
5736                 this_eff_load *= 100;
5737         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5738
5739         prev_eff_load -= task_load;
5740         if (sched_feat(WA_BIAS))
5741                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5742         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5743
5744         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5745 }
5746
5747 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5748                        int prev_cpu, int sync)
5749 {
5750         int this_cpu = smp_processor_id();
5751         bool affine = false;
5752
5753         if (sched_feat(WA_IDLE) && !affine)
5754                 affine = wake_affine_idle(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5755
5756         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && !affine)
5757                 affine = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5758
5759         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5760         if (affine) {
5761                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5762                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5763         }
5764
5765         return affine;
5766 }
5767
5768 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5769 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5770
5771 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5772 {
5773         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5774 }
5775
5776 /*
5777  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5778  * domain.
5779  *
5780  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5781  */
5782 static struct sched_group *
5783 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5784                   int this_cpu, int sd_flag)
5785 {
5786         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5787         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5788         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5789         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5790         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5791         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5792         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5793         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5794         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5795                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5796
5797         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5798                 load_idx = sd->wake_idx;
5799
5800         do {
5801                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5802                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5803                 int local_group;
5804                 int i;
5805
5806                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5807                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5808                                         &p->cpus_allowed))
5809                         continue;
5810
5811                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5812                                                sched_group_span(group));
5813
5814                 /*
5815                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5816                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5817                  */
5818                 avg_load = 0;
5819                 runnable_load = 0;
5820                 max_spare_cap = 0;
5821
5822                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5823                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5824                         if (local_group)
5825                                 load = source_load(i, load_idx);
5826                         else
5827                                 load = target_load(i, load_idx);
5828
5829                         runnable_load += load;
5830
5831                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5832
5833                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5834
5835                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5836                                 max_spare_cap = spare_cap;
5837                 }
5838
5839                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5840                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5841                                         group->sgc->capacity;
5842                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5843                                         group->sgc->capacity;
5844
5845                 if (local_group) {
5846                         this_runnable_load = runnable_load;
5847                         this_avg_load = avg_load;
5848                         this_spare = max_spare_cap;
5849                 } else {
5850                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5851                                 /*
5852                                  * The runnable load is significantly smaller
5853                                  * so we can pick this new cpu
5854                                  */
5855                                 min_runnable_load = runnable_load;
5856                                 min_avg_load = avg_load;
5857                                 idlest = group;
5858                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5859                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5860                                 /*
5861                                  * The runnable loads are close so take the
5862                                  * blocked load into account through avg_load.
5863                                  */
5864                                 min_avg_load = avg_load;
5865                                 idlest = group;
5866                         }
5867
5868                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5869                                 most_spare = max_spare_cap;
5870                                 most_spare_sg = group;
5871                         }
5872                 }
5873         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5874
5875         /*
5876          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5877          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5878          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5879          * so we allow for some task stuffing by using
5880          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5881          *
5882          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5883          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5884          * utilization.
5885          */
5886         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5887                 goto skip_spare;
5888
5889         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5890             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5891                 return NULL;
5892
5893         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5894                 return most_spare_sg;
5895
5896 skip_spare:
5897         if (!idlest)
5898                 return NULL;
5899
5900         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5901                 return NULL;
5902
5903         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5904              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5905                 return NULL;
5906
5907         return idlest;
5908 }
5909
5910 /*
5911  * find_idlest_group_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5912  */
5913 static int
5914 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5915 {
5916         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5917         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5918         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5919         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5920         int shallowest_idle_cpu = -1;
5921         int i;
5922
5923         /* Check if we have any choice: */
5924         if (group->group_weight == 1)
5925                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5926
5927         /* Traverse only the allowed CPUs */
5928         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5929                 if (idle_cpu(i)) {
5930                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5931                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5932                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5933                                 /*
5934                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5935                                  * has the smallest exit latency irrespective
5936                                  * of any idle timestamp.
5937                                  */
5938                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5939                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5940                                 shallowest_idle_cpu = i;
5941                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5942                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5943                                 /*
5944                                  * If equal or no active idle state, then
5945                                  * the most recently idled CPU might have
5946                                  * a warmer cache.
5947                                  */
5948                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5949                                 shallowest_idle_cpu = i;
5950                         }
5951                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5952                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5953                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5954                                 min_load = load;
5955                                 least_loaded_cpu = i;
5956                         }
5957                 }
5958         }
5959
5960         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5961 }
5962
5963 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5964                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5965 {
5966         int new_cpu = cpu;
5967
5968         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5969                 return prev_cpu;
5970
5971         while (sd) {
5972                 struct sched_group *group;
5973                 struct sched_domain *tmp;
5974                 int weight;
5975
5976                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5977                         sd = sd->child;
5978                         continue;
5979                 }
5980
5981                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5982                 if (!group) {
5983                         sd = sd->child;
5984                         continue;
5985                 }
5986
5987                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5988                 if (new_cpu == cpu) {
5989                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5990                         sd = sd->child;
5991                         continue;
5992                 }
5993
5994                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5995                 cpu = new_cpu;
5996                 weight = sd->span_weight;
5997                 sd = NULL;
5998                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5999                         if (weight <= tmp->span_weight)
6000                                 break;
6001                         if (tmp->flags & sd_flag)
6002                                 sd = tmp;
6003                 }
6004                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6005         }
6006
6007         return new_cpu;
6008 }
6009
6010 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6011
6012 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6013 {
6014         struct sched_domain_shared *sds;
6015
6016         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6017         if (sds)
6018                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6019 }
6020
6021 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6022 {
6023         struct sched_domain_shared *sds;
6024
6025         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6026         if (sds)
6027                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6028
6029         return def;
6030 }
6031
6032 /*
6033  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6034  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6035  *
6036  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6037  * state should be fairly cheap.
6038  */
6039 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6040 {
6041         int core = cpu_of(rq);
6042         int cpu;
6043
6044         rcu_read_lock();
6045         if (test_idle_cores(core, true))
6046                 goto unlock;
6047
6048         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6049                 if (cpu == core)
6050                         continue;
6051
6052                 if (!idle_cpu(cpu))
6053                         goto unlock;
6054         }
6055
6056         set_idle_cores(core, 1);
6057 unlock:
6058         rcu_read_unlock();
6059 }
6060
6061 /*
6062  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6063  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6064  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6065  */
6066 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6067 {
6068         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6069         int core, cpu;
6070
6071         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6072                 return -1;
6073
6074         if (!test_idle_cores(target, false))
6075                 return -1;
6076
6077         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6078
6079         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6080                 bool idle = true;
6081
6082                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6083                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6084                         if (!idle_cpu(cpu))
6085                                 idle = false;
6086                 }
6087
6088                 if (idle)
6089                         return core;
6090         }
6091
6092         /*
6093          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6094          */
6095         set_idle_cores(target, 0);
6096
6097         return -1;
6098 }
6099
6100 /*
6101  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6102  */
6103 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6104 {
6105         int cpu;
6106
6107         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6108                 return -1;
6109
6110         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6111                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6112                         continue;
6113                 if (idle_cpu(cpu))
6114                         return cpu;
6115         }
6116
6117         return -1;
6118 }
6119
6120 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6121
6122 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6123 {
6124         return -1;
6125 }
6126
6127 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6128 {
6129         return -1;
6130 }
6131
6132 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6133
6134 /*
6135  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6136  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6137  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6138  */
6139 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6140 {
6141         struct sched_domain *this_sd;
6142         u64 avg_cost, avg_idle;
6143         u64 time, cost;
6144         s64 delta;
6145         int cpu, nr = INT_MAX;
6146
6147         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6148         if (!this_sd)
6149                 return -1;
6150
6151         /*
6152          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6153          * particularly is sensitive here.
6154          */
6155         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6156         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6157
6158         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6159                 return -1;
6160
6161         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6162                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6163                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6164                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6165                 else
6166                         nr = 4;
6167         }
6168
6169         time = local_clock();
6170
6171         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6172                 if (!--nr)
6173                         return -1;
6174                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6175                         continue;
6176                 if (idle_cpu(cpu))
6177                         break;
6178         }
6179
6180         time = local_clock() - time;
6181         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6182         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6183         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6184
6185         return cpu;
6186 }
6187
6188 /*
6189  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6190  */
6191 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6192 {
6193         struct sched_domain *sd;
6194         int i;
6195
6196         if (idle_cpu(target))
6197                 return target;
6198
6199         /*
6200          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
6201          */
6202         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
6203                 return prev;
6204
6205         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6206         if (!sd)
6207                 return target;
6208
6209         i = select_idle_core(p, sd, target);
6210         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6211                 return i;
6212
6213         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6214         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6215                 return i;
6216
6217         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6218         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6219                 return i;
6220
6221         return target;
6222 }
6223
6224 /*
6225  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
6226  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
6227  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
6228  * CFS task (ie cpu_capacity).
6229  *
6230  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6231  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6232  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6233  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6234  * (arch_scale_freq_capacity()).
6235  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6236  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6237  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6238  *
6239  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6240  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6241  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6242  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6243  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6244  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6245  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6246  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6247  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6248  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6249  */
6250 static int cpu_util(int cpu)
6251 {
6252         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
6253         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
6254
6255         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6256 }
6257
6258 static inline int task_util(struct task_struct *p)
6259 {
6260         return p->se.avg.util_avg;
6261 }
6262
6263 /*
6264  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6265  * the waking task p removed.
6266  */
6267 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6268 {
6269         unsigned long util, capacity;
6270
6271         /* Task has no contribution or is new */
6272         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6273                 return cpu_util(cpu);
6274
6275         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6276         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
6277
6278         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6279 }
6280
6281 /*
6282  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6283  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6284  *
6285  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6286  * BALANCE_WAKE sort things out.
6287  */
6288 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6289 {
6290         long min_cap, max_cap;
6291
6292         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6293         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6294
6295         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6296         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6297                 return 0;
6298
6299         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6300         sync_entity_load_avg(&p->se);
6301
6302         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6303 }
6304
6305 /*
6306  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6307  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6308  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6309  *
6310  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6311  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6312  *
6313  * Returns the target cpu number.
6314  *
6315  * preempt must be disabled.
6316  */
6317 static int
6318 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6319 {
6320         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6321         int cpu = smp_processor_id();
6322         int new_cpu = prev_cpu;
6323         int want_affine = 0;
6324         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6325
6326         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6327                 record_wakee(p);
6328                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6329                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6330         }
6331
6332         rcu_read_lock();
6333         for_each_domain(cpu, tmp) {
6334                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6335                         break;
6336
6337                 /*
6338                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6339                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6340                  */
6341                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6342                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6343                         affine_sd = tmp;
6344                         break;
6345                 }
6346
6347                 if (tmp->flags & sd_flag)
6348                         sd = tmp;
6349                 else if (!want_affine)
6350                         break;
6351         }
6352
6353         if (affine_sd) {
6354                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6355                 if (cpu == prev_cpu)
6356                         goto pick_cpu;
6357
6358                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6359                         new_cpu = cpu;
6360         }
6361
6362         if (sd && !(sd_flag & SD_BALANCE_FORK)) {
6363                 /*
6364                  * We're going to need the task's util for capacity_spare_wake
6365                  * in find_idlest_group. Sync it up to prev_cpu's
6366                  * last_update_time.
6367                  */
6368                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6369         }
6370
6371         if (!sd) {
6372 pick_cpu:
6373                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6374                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6375
6376         } else {
6377                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6378         }
6379         rcu_read_unlock();
6380
6381         return new_cpu;
6382 }
6383
6384 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6385
6386 /*
6387  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6388  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6389  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6390  */
6391 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6392 {
6393         /*
6394          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6395          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6396          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6397          * the task on the new runqueue.
6398          */
6399         if (p->state == TASK_WAKING) {
6400                 struct sched_entity *se = &p->se;
6401                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6402                 u64 min_vruntime;
6403
6404 #ifndef CONFIG_64BIT
6405                 u64 min_vruntime_copy;
6406
6407                 do {
6408                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6409                         smp_rmb();
6410                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6411                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6412 #else
6413                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6414 #endif
6415
6416                 se->vruntime -= min_vruntime;
6417         }
6418
6419         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6420                 /*
6421                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6422                  * rq->lock and can modify state directly.
6423                  */
6424                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6425                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6426
6427         } else {
6428                 /*
6429                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6430                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6431                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6432                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6433                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6434                  * sounds not bad.
6435                  */
6436                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6437         }
6438
6439         /* Tell new CPU we are migrated */
6440         p->se.avg.last_update_time = 0;
6441
6442         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6443         p->se.exec_start = 0;
6444 }
6445
6446 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6447 {
6448         remove_entity_load_avg(&p->se);
6449 }
6450 #endif /* CONFIG_SMP */
6451
6452 static unsigned long
6453 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6454 {
6455         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6456
6457         /*
6458          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6459          * to virtual-time in his units.
6460          *
6461          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6462          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6463          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6464          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6465          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6466          *
6467          * This is especially important for buddies when the leftmost
6468          * task is higher priority than the buddy.
6469          */
6470         return calc_delta_fair(gran, se);
6471 }
6472
6473 /*
6474  * Should 'se' preempt 'curr'.
6475  *
6476  *             |s1
6477  *        |s2
6478  *   |s3
6479  *         g
6480  *      |<--->|c
6481  *
6482  *  w(c, s1) = -1
6483  *  w(c, s2) =  0
6484  *  w(c, s3) =  1
6485  *
6486  */
6487 static int
6488 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6489 {
6490         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6491
6492         if (vdiff <= 0)
6493                 return -1;
6494
6495         gran = wakeup_gran(curr, se);
6496         if (vdiff > gran)
6497                 return 1;
6498
6499         return 0;
6500 }
6501
6502 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6503 {
6504         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6505                 return;
6506
6507         for_each_sched_entity(se) {
6508                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6509                         return;
6510                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6511         }
6512 }
6513
6514 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6515 {
6516         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6517                 return;
6518
6519         for_each_sched_entity(se) {
6520                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6521                         return;
6522                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6523         }
6524 }
6525
6526 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6527 {
6528         for_each_sched_entity(se)
6529                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6530 }
6531
6532 /*
6533  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6534  */
6535 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6536 {
6537         struct task_struct *curr = rq->curr;
6538         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6539         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6540         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6541         int next_buddy_marked = 0;
6542
6543         if (unlikely(se == pse))
6544                 return;
6545
6546         /*
6547          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6548          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6549          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6550          * next-buddy nomination below.
6551          */
6552         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6553                 return;
6554
6555         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6556                 set_next_buddy(pse);
6557                 next_buddy_marked = 1;
6558         }
6559
6560         /*
6561          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6562          * wake up path.
6563          *
6564          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6565          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6566          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6567          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6568          * below.
6569          */
6570         if (test_tsk_need_resched(curr))
6571                 return;
6572
6573         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6574         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6575             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6576                 goto preempt;
6577
6578         /*
6579          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6580          * is driven by the tick):
6581          */
6582         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6583                 return;
6584
6585         find_matching_se(&se, &pse);
6586         update_curr(cfs_rq_of(se));
6587         BUG_ON(!pse);
6588         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6589                 /*
6590                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6591                  * triggering this preemption.
6592                  */
6593                 if (!next_buddy_marked)
6594                         set_next_buddy(pse);
6595                 goto preempt;
6596         }
6597
6598         return;
6599
6600 preempt:
6601         resched_curr(rq);
6602         /*
6603          * Only set the backward buddy when the current task is still
6604          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6605          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6606          * point, either of which can * drop the rq lock.
6607          *
6608          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6609          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6610          */
6611         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6612                 return;
6613
6614         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6615                 set_last_buddy(se);
6616 }
6617
6618 static struct task_struct *
6619 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6620 {
6621         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6622         struct sched_entity *se;
6623         struct task_struct *p;
6624         int new_tasks;
6625
6626 again:
6627         if (!cfs_rq->nr_running)
6628                 goto idle;
6629
6630 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6631         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6632                 goto simple;
6633
6634         /*
6635          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6636          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6637          *
6638          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6639          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6640          */
6641
6642         do {
6643                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6644
6645                 /*
6646                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6647                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6648                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6649                  * forget we've ever seen it.
6650                  */
6651                 if (curr) {
6652                         if (curr->on_rq)
6653                                 update_curr(cfs_rq);
6654                         else
6655                                 curr = NULL;
6656
6657                         /*
6658                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6659                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6660                          * Therefore the nr_running test will indeed
6661                          * be correct.
6662                          */
6663                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6664                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6665
6666                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6667                                         goto idle;
6668
6669                                 goto simple;
6670                         }
6671                 }
6672
6673                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6674                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6675         } while (cfs_rq);
6676
6677         p = task_of(se);
6678
6679         /*
6680          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6681          * is a different task than we started out with, try and touch the
6682          * least amount of cfs_rqs.
6683          */
6684         if (prev != p) {
6685                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6686
6687                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6688                         int se_depth = se->depth;
6689                         int pse_depth = pse->depth;
6690
6691                         if (se_depth <= pse_depth) {
6692                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6693                                 pse = parent_entity(pse);
6694                         }
6695                         if (se_depth >= pse_depth) {
6696                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6697                                 se = parent_entity(se);
6698                         }
6699                 }
6700
6701                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6702                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6703         }
6704
6705         goto done;
6706 simple:
6707 #endif
6708
6709         put_prev_task(rq, prev);
6710
6711         do {
6712                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6713                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6714                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6715         } while (cfs_rq);
6716
6717         p = task_of(se);
6718
6719 done: __maybe_unused
6720 #ifdef CONFIG_SMP
6721         /*
6722          * Move the next running task to the front of
6723          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6724          * one.
6725          */
6726         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6727 #endif
6728
6729         if (hrtick_enabled(rq))
6730                 hrtick_start_fair(rq, p);
6731
6732         return p;
6733
6734 idle:
6735         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6736
6737         /*
6738          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6739          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6740          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6741          */
6742         if (new_tasks < 0)
6743                 return RETRY_TASK;
6744
6745         if (new_tasks > 0)
6746                 goto again;
6747
6748         return NULL;
6749 }
6750
6751 /*
6752  * Account for a descheduled task:
6753  */
6754 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6755 {
6756         struct sched_entity *se = &prev->se;
6757         struct cfs_rq *cfs_rq;
6758
6759         for_each_sched_entity(se) {
6760                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6761                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6762         }
6763 }
6764
6765 /*
6766  * sched_yield() is very simple
6767  *
6768  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6769  */
6770 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6771 {
6772         struct task_struct *curr = rq->curr;
6773         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6774         struct sched_entity *se = &curr->se;
6775
6776         /*
6777          * Are we the only task in the tree?
6778          */
6779         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6780                 return;
6781
6782         clear_buddies(cfs_rq, se);
6783
6784         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6785                 update_rq_clock(rq);
6786                 /*
6787                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6788                  */
6789                 update_curr(cfs_rq);
6790                 /*
6791                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6792                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6793                  * and double the fastpath cost.
6794                  */
6795                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6796         }
6797
6798         set_skip_buddy(se);
6799 }
6800
6801 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6802 {
6803         struct sched_entity *se = &p->se;
6804
6805         /* throttled hierarchies are not runnable */
6806         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6807                 return false;
6808
6809         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6810         set_next_buddy(se);
6811
6812         yield_task_fair(rq);
6813
6814         return true;
6815 }
6816
6817 #ifdef CONFIG_SMP
6818 /**************************************************
6819  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6820  *
6821  * BASICS
6822  *
6823  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6824  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6825  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6826  *
6827  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6828  *
6829  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6830  * W_i,0 is defined as:
6831  *
6832  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6833  *
6834  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6835  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6836  *
6837  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6838  * weight:
6839  *
6840  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6841  *
6842  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6843  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6844  * can also include other factors [XXX].
6845  *
6846  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6847  * directly from (1):
6848  *
6849  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6850  *
6851  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6852  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6853  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6854  *
6855  * [XXX expand on:
6856  *     - infeasible weights;
6857  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6858  *
6859  *
6860  * SCHED DOMAINS
6861  *
6862  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6863  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6864  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6865  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6866  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6867  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6868  * the groups.
6869  *
6870  * This yields:
6871  *
6872  *     log_2 n     1     n
6873  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6874  *     i = 0      2^i   2^i
6875  *                               `- size of each group
6876  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6877  *         |         `- freq
6878  *         `- sum over all levels
6879  *
6880  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6881  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6882  *
6883  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6884  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6885  *
6886  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6887  *
6888  *             log_2 n
6889  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6890  *             k = 0
6891  *
6892  * And you'll find that:
6893  *
6894  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6895  *
6896  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6897  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6898  * of:
6899  *
6900  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6901  *
6902  *
6903  * WORK CONSERVING
6904  *
6905  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6906  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6907  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6908  *
6909  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6910  * time.
6911  *
6912  * [XXX more?]
6913  *
6914  *
6915  * CGROUPS
6916  *
6917  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6918  *
6919  *                                s_k,i
6920  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6921  *                                 S_k
6922  *
6923  * Where
6924  *
6925  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6926  *
6927  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6928  *
6929  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6930  * property.
6931  *
6932  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6933  *      rewrite all of this once again.]
6934  */
6935
6936 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6937
6938 enum fbq_type { regular, remote, all };
6939
6940 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6941 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6942 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6943 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6944
6945 struct lb_env {
6946         struct sched_domain     *sd;
6947
6948         struct rq               *src_rq;
6949         int                     src_cpu;
6950
6951         int                     dst_cpu;
6952         struct rq               *dst_rq;
6953
6954         struct cpumask          *dst_grpmask;
6955         int                     new_dst_cpu;
6956         enum cpu_idle_type      idle;
6957         long                    imbalance;
6958         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6959         struct cpumask          *cpus;
6960
6961         unsigned int            flags;
6962
6963         unsigned int            loop;
6964         unsigned int            loop_break;
6965         unsigned int            loop_max;
6966
6967         enum fbq_type           fbq_type;
6968         struct list_head        tasks;
6969 };
6970
6971 /*
6972  * Is this task likely cache-hot:
6973  */
6974 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6975 {
6976         s64 delta;
6977
6978         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6979
6980         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6981                 return 0;
6982
6983         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6984                 return 0;
6985
6986         /*
6987          * Buddy candidates are cache hot:
6988          */
6989         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6990                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6991                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6992                 return 1;
6993
6994         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6995                 return 1;
6996         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6997                 return 0;
6998
6999         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7000
7001         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7002 }
7003
7004 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7005 /*
7006  * Returns 1, if task migration degrades locality
7007  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7008  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7009  */
7010 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7011 {
7012         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7013         unsigned long src_faults, dst_faults;
7014         int src_nid, dst_nid;
7015
7016         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7017                 return -1;
7018
7019         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7020                 return -1;
7021
7022         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7023         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7024
7025         if (src_nid == dst_nid)
7026                 return -1;
7027
7028         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7029         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7030                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7031                         return 1;
7032                 else
7033                         return -1;
7034         }
7035
7036         /* Encourage migration to the preferred node. */
7037         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7038                 return 0;
7039
7040         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7041         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
7042                 return -1;
7043
7044         if (numa_group) {
7045                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7046                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7047         } else {
7048                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7049                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7050         }
7051
7052         return dst_faults < src_faults;
7053 }
7054
7055 #else
7056 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7057                                              struct lb_env *env)
7058 {
7059         return -1;
7060 }
7061 #endif
7062
7063 /*
7064  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7065  */
7066 static
7067 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7068 {
7069         int tsk_cache_hot;
7070
7071         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7072
7073         /*
7074          * We do not migrate tasks that are:
7075          * 1) throttled_lb_pair, or
7076          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7077          * 3) running (obviously), or
7078          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7079          */
7080         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7081                 return 0;
7082
7083         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7084                 int cpu;
7085
7086                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7087
7088                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7089
7090                 /*
7091                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
7092                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7093                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7094                  *
7095                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7096                  * already computed one in current iteration.
7097                  */
7098                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7099                         return 0;
7100
7101                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7102                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7103                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7104                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7105                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7106                                 break;
7107                         }
7108                 }
7109
7110                 return 0;
7111         }
7112
7113         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7114         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7115
7116         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7117                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7118                 return 0;
7119         }
7120
7121         /*
7122          * Aggressive migration if:
7123          * 1) destination numa is preferred
7124          * 2) task is cache cold, or
7125          * 3) too many balance attempts have failed.
7126          */
7127         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7128         if (tsk_cache_hot == -1)
7129                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7130
7131         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7132             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7133                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7134                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7135                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7136                 }
7137                 return 1;
7138         }
7139
7140         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7141         return 0;
7142 }
7143
7144 /*
7145  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7146  */
7147 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7148 {
7149         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7150
7151         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7152         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7153         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7154 }
7155
7156 /*
7157  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7158  * part of active balancing operations within "domain".
7159  *
7160  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7161  */
7162 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7163 {
7164         struct task_struct *p;
7165
7166         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7167
7168         list_for_each_entry_reverse(p,
7169                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7170                 if (!can_migrate_task(p, env))
7171                         continue;
7172
7173                 detach_task(p, env);
7174
7175                 /*
7176                  * Right now, this is only the second place where
7177                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7178                  * so we can safely collect stats here rather than
7179                  * inside detach_tasks().
7180                  */
7181                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7182                 return p;
7183         }
7184         return NULL;
7185 }
7186
7187 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7188
7189 /*
7190  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7191  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7192  *
7193  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7194  */
7195 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7196 {
7197         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7198         struct task_struct *p;
7199         unsigned long load;
7200         int detached = 0;
7201
7202         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7203
7204         if (env->imbalance <= 0)
7205                 return 0;
7206
7207         while (!list_empty(tasks)) {
7208                 /*
7209                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7210                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7211                  */
7212                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7213                         break;
7214
7215                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7216
7217                 env->loop++;
7218                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7219                 if (env->loop > env->loop_max)
7220                         break;
7221
7222                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7223                 if (env->loop > env->loop_break) {
7224                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7225                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7226                         break;
7227                 }
7228
7229                 if (!can_migrate_task(p, env))
7230                         goto next;
7231
7232                 load = task_h_load(p);
7233
7234                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7235                         goto next;
7236
7237                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7238                         goto next;
7239
7240                 detach_task(p, env);
7241                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7242
7243                 detached++;
7244                 env->imbalance -= load;
7245
7246 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7247                 /*
7248                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7249                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7250                  * the critical section.
7251                  */
7252                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7253                         break;
7254 #endif
7255
7256                 /*
7257                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7258                  * weighted load.
7259                  */
7260                 if (env->imbalance <= 0)
7261                         break;
7262
7263                 continue;
7264 next:
7265                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7266         }
7267
7268         /*
7269          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7270          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7271          * than inside detach_one_task().
7272          */
7273         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7274
7275         return detached;
7276 }
7277
7278 /*
7279  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7280  */
7281 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7282 {
7283         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7284
7285         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7286         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7287         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7288         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7289 }
7290
7291 /*
7292  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7293  * its new rq.
7294  */
7295 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7296 {
7297         struct rq_flags rf;
7298
7299         rq_lock(rq, &rf);
7300         update_rq_clock(rq);
7301         attach_task(rq, p);
7302         rq_unlock(rq, &rf);
7303 }
7304
7305 /*
7306  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7307  * new rq.
7308  */
7309 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7310 {
7311         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7312         struct task_struct *p;
7313         struct rq_flags rf;
7314
7315         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7316         update_rq_clock(env->dst_rq);
7317
7318         while (!list_empty(tasks)) {
7319                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7320                 list_del_init(&p->se.group_node);
7321
7322                 attach_task(env->dst_rq, p);
7323         }
7324
7325         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7326 }
7327
7328 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7329
7330 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7331 {
7332         if (cfs_rq->load.weight)
7333                 return false;
7334
7335         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7336                 return false;
7337
7338         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7339                 return false;
7340
7341         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7342                 return false;
7343
7344         return true;
7345 }
7346
7347 static void update_blocked_averages(int cpu)
7348 {
7349         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7350         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7351         struct rq_flags rf;
7352
7353         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7354         update_rq_clock(rq);
7355
7356         /*
7357          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7358          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7359          */
7360         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7361                 struct sched_entity *se;
7362
7363                 /* throttled entities do not contribute to load */
7364                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7365                         continue;
7366
7367                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7368                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7369
7370                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7371                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7372                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7373                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7374
7375                 /*
7376                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7377                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7378                  */
7379                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7380                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7381         }
7382         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7383 }
7384
7385 /*
7386  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7387  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7388  * group is a fraction of its parents load.
7389  */
7390 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7391 {
7392         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7393         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7394         unsigned long now = jiffies;
7395         unsigned long load;
7396
7397         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7398                 return;
7399
7400         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7401         for_each_sched_entity(se) {
7402                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7403                 cfs_rq->h_load_next = se;
7404                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7405                         break;
7406         }
7407
7408         if (!se) {
7409                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7410                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7411         }
7412
7413         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7414                 load = cfs_rq->h_load;
7415                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7416                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7417                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7418                 cfs_rq->h_load = load;
7419                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7420         }
7421 }
7422
7423 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7424 {
7425         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7426
7427         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7428         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7429                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7430 }
7431 #else
7432 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7433 {
7434         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7435         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7436         struct rq_flags rf;
7437
7438         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7439         update_rq_clock(rq);
7440         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7441         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7442 }
7443
7444 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7445 {
7446         return p->se.avg.load_avg;
7447 }
7448 #endif
7449
7450 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7451
7452 enum group_type {
7453         group_other = 0,
7454         group_imbalanced,
7455         group_overloaded,
7456 };
7457
7458 /*
7459  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7460  */
7461 struct sg_lb_stats {
7462         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7463         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7464         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7465         unsigned long load_per_task;
7466         unsigned long group_capacity;
7467         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7468         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7469         unsigned int idle_cpus;
7470         unsigned int group_weight;
7471         enum group_type group_type;
7472         int group_no_capacity;
7473 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7474         unsigned int nr_numa_running;
7475         unsigned int nr_preferred_running;
7476 #endif
7477 };
7478
7479 /*
7480  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7481  *               during load balancing.
7482  */
7483 struct sd_lb_stats {
7484         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7485         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7486         unsigned long total_running;
7487         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7488         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7489         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7490
7491         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7492         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7493 };
7494
7495 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7496 {
7497         /*
7498          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7499          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7500          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7501          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7502          */
7503         *sds = (struct sd_lb_stats){
7504                 .busiest = NULL,
7505                 .local = NULL,
7506                 .total_running = 0UL,
7507                 .total_load = 0UL,
7508                 .total_capacity = 0UL,
7509                 .busiest_stat = {
7510                         .avg_load = 0UL,
7511                         .sum_nr_running = 0,
7512                         .group_type = group_other,
7513                 },
7514         };
7515 }
7516
7517 /**
7518  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7519  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7520  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7521  *
7522  * Return: The load index.
7523  */
7524 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7525                                         enum cpu_idle_type idle)
7526 {
7527         int load_idx;
7528
7529         switch (idle) {
7530         case CPU_NOT_IDLE:
7531                 load_idx = sd->busy_idx;
7532                 break;
7533
7534         case CPU_NEWLY_IDLE:
7535                 load_idx = sd->newidle_idx;
7536                 break;
7537         default:
7538                 load_idx = sd->idle_idx;
7539                 break;
7540         }
7541
7542         return load_idx;
7543 }
7544
7545 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7546 {
7547         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7548         u64 total, used, age_stamp, avg;
7549         s64 delta;
7550
7551         /*
7552          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7553          * we read them once before doing sanity checks on them.
7554          */
7555         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7556         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7557         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7558
7559         if (unlikely(delta < 0))
7560                 delta = 0;
7561
7562         total = sched_avg_period() + delta;
7563
7564         used = div_u64(avg, total);
7565
7566         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7567                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7568
7569         return 1;
7570 }
7571
7572 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7573 {
7574         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7575         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7576
7577         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7578
7579         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7580         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7581
7582         if (!capacity)
7583                 capacity = 1;
7584
7585         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7586         sdg->sgc->capacity = capacity;
7587         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7588 }
7589
7590 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7591 {
7592         struct sched_domain *child = sd->child;
7593         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7594         unsigned long capacity, min_capacity;
7595         unsigned long interval;
7596
7597         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7598         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7599         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7600
7601         if (!child) {
7602                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7603                 return;
7604         }
7605
7606         capacity = 0;
7607         min_capacity = ULONG_MAX;
7608
7609         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7610                 /*
7611                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7612                  * span the current group.
7613                  */
7614
7615                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7616                         struct sched_group_capacity *sgc;
7617                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7618
7619                         /*
7620                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7621                          * gets here before we've attached the domains to the
7622                          * runqueues.
7623                          *
7624                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7625                          * in update_cpu_capacity().
7626                          *
7627                          * This avoids capacity from being 0 and
7628                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7629                          */
7630                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7631                                 capacity += capacity_of(cpu);
7632                         } else {
7633                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7634                                 capacity += sgc->capacity;
7635                         }
7636
7637                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7638                 }
7639         } else  {
7640                 /*
7641                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7642                  * span the current group.
7643                  */
7644
7645                 group = child->groups;
7646                 do {
7647                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7648
7649                         capacity += sgc->capacity;
7650                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7651                         group = group->next;
7652                 } while (group != child->groups);
7653         }
7654
7655         sdg->sgc->capacity = capacity;
7656         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7657 }
7658
7659 /*
7660  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7661  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7662  * Return true is the capacity is reduced
7663  */
7664 static inline int
7665 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7666 {
7667         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7668                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7669 }
7670
7671 /*
7672  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7673  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7674  *
7675  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7676  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7677  * Something like:
7678  *
7679  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7680  *              *     * * *
7681  *
7682  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7683  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7684  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7685  *
7686  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7687  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7688  * moving tasks due to affinity constraints.
7689  *
7690  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7691  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7692  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7693  * to create an effective group imbalance.
7694  *
7695  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7696  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7697  * subtle and fragile situation.
7698  */
7699
7700 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7701 {
7702         return group->sgc->imbalance;
7703 }
7704
7705 /*
7706  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7707  * be used by some tasks.
7708  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7709  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7710  * available capacity for CFS tasks.
7711  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7712  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7713  * capacity in meaningful for the load balancer.
7714  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7715  * any benefit for the load balance.
7716  */
7717 static inline bool
7718 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7719 {
7720         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7721                 return true;
7722
7723         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7724                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7725                 return true;
7726
7727         return false;
7728 }
7729
7730 /*
7731  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7732  *  handle.
7733  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7734  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7735  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7736  *  false.
7737  */
7738 static inline bool
7739 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7740 {
7741         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7742                 return false;
7743
7744         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7745                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7746                 return true;
7747
7748         return false;
7749 }
7750
7751 /*
7752  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7753  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7754  */
7755 static inline bool
7756 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7757 {
7758         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7759                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7760 }
7761
7762 static inline enum
7763 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7764                           struct sg_lb_stats *sgs)
7765 {
7766         if (sgs->group_no_capacity)
7767                 return group_overloaded;
7768
7769         if (sg_imbalanced(group))
7770                 return group_imbalanced;
7771
7772         return group_other;
7773 }
7774
7775 /**
7776  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7777  * @env: The load balancing environment.
7778  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7779  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7780  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7781  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7782  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7783  */
7784 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7785                         struct sched_group *group, int load_idx,
7786                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7787                         bool *overload)
7788 {
7789         unsigned long load;
7790         int i, nr_running;
7791
7792         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7793
7794         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7795                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7796
7797                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7798                 if (local_group)
7799                         load = target_load(i, load_idx);
7800                 else
7801                         load = source_load(i, load_idx);
7802
7803                 sgs->group_load += load;
7804                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7805                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7806
7807                 nr_running = rq->nr_running;
7808                 if (nr_running > 1)
7809                         *overload = true;
7810
7811 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7812                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7813                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7814 #endif
7815                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7816                 /*
7817                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7818                  */
7819                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7820                         sgs->idle_cpus++;
7821         }
7822
7823         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7824         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7825         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7826
7827         if (sgs->sum_nr_running)
7828                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7829
7830         sgs->group_weight = group->group_weight;
7831
7832         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7833         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7834 }
7835
7836 /**
7837  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7838  * @env: The load balancing environment.
7839  * @sds: sched_domain statistics
7840  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7841  * @sgs: sched_group statistics
7842  *
7843  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7844  * busiest group.
7845  *
7846  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7847  * busiest group. %false otherwise.
7848  */
7849 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7850                                    struct sd_lb_stats *sds,
7851                                    struct sched_group *sg,
7852                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7853 {
7854         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7855
7856         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7857                 return true;
7858
7859         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7860                 return false;
7861
7862         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7863                 return false;
7864
7865         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7866                 goto asym_packing;
7867
7868         /*
7869          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7870          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7871          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7872          * power/energy consequences are not considered.
7873          */
7874         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7875             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7876                 return false;
7877
7878 asym_packing:
7879         /* This is the busiest node in its class. */
7880         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7881                 return true;
7882
7883         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7884         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7885                 return true;
7886         /*
7887          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7888          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7889          * of lower priority than ourself as busy.
7890          */
7891         if (sgs->sum_nr_running &&
7892             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7893                 if (!sds->busiest)
7894                         return true;
7895
7896                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7897                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7898                                       sg->asym_prefer_cpu))
7899                         return true;
7900         }
7901
7902         return false;
7903 }
7904
7905 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7906 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7907 {
7908         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7909                 return regular;
7910         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7911                 return remote;
7912         return all;
7913 }
7914
7915 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7916 {
7917         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7918                 return regular;
7919         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7920                 return remote;
7921         return all;
7922 }
7923 #else
7924 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7925 {
7926         return all;
7927 }
7928
7929 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7930 {
7931         return regular;
7932 }
7933 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7934
7935 /**
7936  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7937  * @env: The load balancing environment.
7938  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7939  */
7940 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7941 {
7942         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7943         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7944         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7945         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7946         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7947         bool overload = false;
7948
7949         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7950                 prefer_sibling = 1;
7951
7952         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7953
7954         do {
7955                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7956                 int local_group;
7957
7958                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7959                 if (local_group) {
7960                         sds->local = sg;
7961                         sgs = local;
7962
7963                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7964                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7965                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7966                 }
7967
7968                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7969                                                 &overload);
7970
7971                 if (local_group)
7972                         goto next_group;
7973
7974                 /*
7975                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7976                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7977                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7978                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7979                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7980                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7981                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7982                  * the tasks on the system).
7983                  */
7984                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7985                     group_has_capacity(env, local) &&
7986                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7987                         sgs->group_no_capacity = 1;
7988                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7989                 }
7990
7991                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7992                         sds->busiest = sg;
7993                         sds->busiest_stat = *sgs;
7994                 }
7995
7996 next_group:
7997                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7998                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7999                 sds->total_load += sgs->group_load;
8000                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8001
8002                 sg = sg->next;
8003         } while (sg != env->sd->groups);
8004
8005         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8006                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8007
8008         if (!env->sd->parent) {
8009                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8010                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8011                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8012         }
8013 }
8014
8015 /**
8016  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8017  *                      sched domain.
8018  *
8019  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8020  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8021  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8022  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8023  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8024  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8025  *
8026  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8027  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8028  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8029  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8030  * number.
8031  *
8032  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8033  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8034  *
8035  * @env: The load balancing environment.
8036  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8037  */
8038 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8039 {
8040         int busiest_cpu;
8041
8042         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8043                 return 0;
8044
8045         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8046                 return 0;
8047
8048         if (!sds->busiest)
8049                 return 0;
8050
8051         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8052         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8053                 return 0;
8054
8055         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8056                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8057                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8058
8059         return 1;
8060 }
8061
8062 /**
8063  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8064  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8065  *                      load balancing.
8066  * @env: The load balancing environment.
8067  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8068  */
8069 static inline
8070 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8071 {
8072         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8073         unsigned int imbn = 2;
8074         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8075         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8076
8077         local = &sds->local_stat;
8078         busiest = &sds->busiest_stat;
8079
8080         if (!local->sum_nr_running)
8081                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8082         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8083                 imbn = 1;
8084
8085         scaled_busy_load_per_task =
8086                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8087                 busiest->group_capacity;
8088
8089         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8090             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8091                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8092                 return;
8093         }
8094
8095         /*
8096          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8097          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8098          * moving them.
8099          */
8100
8101         capa_now += busiest->group_capacity *
8102                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8103         capa_now += local->group_capacity *
8104                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8105         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8106
8107         /* Amount of load we'd subtract */
8108         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8109                 capa_move += busiest->group_capacity *
8110                             min(busiest->load_per_task,
8111                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8112         }
8113
8114         /* Amount of load we'd add */
8115         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8116             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8117                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8118                       local->group_capacity;
8119         } else {
8120                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8121                       local->group_capacity;
8122         }
8123         capa_move += local->group_capacity *
8124                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8125         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8126
8127         /* Move if we gain throughput */
8128         if (capa_move > capa_now)
8129                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8130 }
8131
8132 /**
8133  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8134  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8135  * @env: load balance environment
8136  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8137  */
8138 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8139 {
8140         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8141         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8142
8143         local = &sds->local_stat;
8144         busiest = &sds->busiest_stat;
8145
8146         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8147                 /*
8148                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8149                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8150                  */
8151                 busiest->load_per_task =
8152                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8153         }
8154
8155         /*
8156          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8157          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8158          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8159          * skipped when updating the busiest sg:
8160          */
8161         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8162             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8163                 env->imbalance = 0;
8164                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8165         }
8166
8167         /*
8168          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
8169          */
8170         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8171             local->group_type   == group_overloaded) {
8172                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8173                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8174                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8175                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8176                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8177                 } else
8178                         load_above_capacity = ~0UL;
8179         }
8180
8181         /*
8182          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
8183          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8184          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
8185          * we also don't want to reduce the group load below the group
8186          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8187          */
8188         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8189
8190         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8191         env->imbalance = min(
8192                 max_pull * busiest->group_capacity,
8193                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8194         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8195
8196         /*
8197          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8198          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8199          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8200          * moved
8201          */
8202         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8203                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8204 }
8205
8206 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8207
8208 /**
8209  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8210  * if there is an imbalance.
8211  *
8212  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8213  * to restore balance.
8214  *
8215  * @env: The load balancing environment.
8216  *
8217  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8218  */
8219 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8220 {
8221         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8222         struct sd_lb_stats sds;
8223
8224         init_sd_lb_stats(&sds);
8225
8226         /*
8227          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8228          * this level.
8229          */
8230         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8231         local = &sds.local_stat;
8232         busiest = &sds.busiest_stat;
8233
8234         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8235         if (check_asym_packing(env, &sds))
8236                 return sds.busiest;
8237
8238         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8239         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8240                 goto out_balanced;
8241
8242         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8243         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8244                                                 / sds.total_capacity;
8245
8246         /*
8247          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8248          * work because they assume all things are equal, which typically
8249          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8250          */
8251         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8252                 goto force_balance;
8253
8254         /*
8255          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8256          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8257          */
8258         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8259             busiest->group_no_capacity)
8260                 goto force_balance;
8261
8262         /*
8263          * If the local group is busier than the selected busiest group
8264          * don't try and pull any tasks.
8265          */
8266         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8267                 goto out_balanced;
8268
8269         /*
8270          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8271          * average load.
8272          */
8273         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8274                 goto out_balanced;
8275
8276         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8277                 /*
8278                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8279                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8280                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8281                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8282                  * might end up to just move the imbalance on another group
8283                  */
8284                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8285                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8286                         goto out_balanced;
8287         } else {
8288                 /*
8289                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8290                  * imbalance_pct to be conservative.
8291                  */
8292                 if (100 * busiest->avg_load <=
8293                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8294                         goto out_balanced;
8295         }
8296
8297 force_balance:
8298         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8299         calculate_imbalance(env, &sds);
8300         return sds.busiest;
8301
8302 out_balanced:
8303         env->imbalance = 0;
8304         return NULL;
8305 }
8306
8307 /*
8308  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8309  */
8310 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8311                                      struct sched_group *group)
8312 {
8313         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8314         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8315         int i;
8316
8317         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8318                 unsigned long capacity, wl;
8319                 enum fbq_type rt;
8320
8321                 rq = cpu_rq(i);
8322                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8323
8324                 /*
8325                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8326                  *  - regular: there are !numa tasks
8327                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8328                  *  - all:     there is no distinction
8329                  *
8330                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8331                  * ignore those when there's better options.
8332                  *
8333                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8334                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8335                  * queue by moving tasks around inside the node.
8336                  *
8337                  * If we cannot move enough load due to this classification
8338                  * the next pass will adjust the group classification and
8339                  * allow migration of more tasks.
8340                  *
8341                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8342                  */
8343                 if (rt > env->fbq_type)
8344                         continue;
8345
8346                 capacity = capacity_of(i);
8347
8348                 wl = weighted_cpuload(rq);
8349
8350                 /*
8351                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8352                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8353                  */
8354
8355                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8356                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8357                         continue;
8358
8359                 /*
8360                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8361                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8362                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8363                  * potentially running at a lower capacity.
8364                  *
8365                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8366                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8367                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8368                  * our previous maximum.
8369                  */
8370                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8371                         busiest_load = wl;
8372                         busiest_capacity = capacity;
8373                         busiest = rq;
8374                 }
8375         }
8376
8377         return busiest;
8378 }
8379
8380 /*
8381  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8382  * so long as it is large enough.
8383  */
8384 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8385
8386 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8387 {
8388         struct sched_domain *sd = env->sd;
8389
8390         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8391
8392                 /*
8393                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8394                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8395                  * highest priority CPUs.
8396                  */
8397                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8398                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8399                         return 1;
8400         }
8401
8402         /*
8403          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8404          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8405          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8406          * available on dst_cpu.
8407          */
8408         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8409             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8410                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8411                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8412                         return 1;
8413         }
8414
8415         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8416 }
8417
8418 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8419
8420 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8421 {
8422         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8423         int cpu, balance_cpu = -1;
8424
8425         /*
8426          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8427          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8428          */
8429         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8430                 return 0;
8431
8432         /*
8433          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8434          * to do the newly idle load balance.
8435          */
8436         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8437                 return 1;
8438
8439         /* Try to find first idle cpu */
8440         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8441                 if (!idle_cpu(cpu))
8442                         continue;
8443
8444                 balance_cpu = cpu;
8445                 break;
8446         }
8447
8448         if (balance_cpu == -1)
8449                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8450
8451         /*
8452          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8453          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8454          */
8455         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8456 }
8457
8458 /*
8459  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8460  * tasks if there is an imbalance.
8461  */
8462 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8463                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8464                         int *continue_balancing)
8465 {
8466         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8467         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8468         struct sched_group *group;
8469         struct rq *busiest;
8470         struct rq_flags rf;
8471         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8472
8473         struct lb_env env = {
8474                 .sd             = sd,
8475                 .dst_cpu        = this_cpu,
8476                 .dst_rq         = this_rq,
8477                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8478                 .idle           = idle,
8479                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8480                 .cpus           = cpus,
8481                 .fbq_type       = all,
8482                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8483         };
8484
8485         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8486
8487         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8488
8489 redo:
8490         if (!should_we_balance(&env)) {
8491                 *continue_balancing = 0;
8492                 goto out_balanced;
8493         }
8494
8495         group = find_busiest_group(&env);
8496         if (!group) {
8497                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8498                 goto out_balanced;
8499         }
8500
8501         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8502         if (!busiest) {
8503                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8504                 goto out_balanced;
8505         }
8506
8507         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8508
8509         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8510
8511         env.src_cpu = busiest->cpu;
8512         env.src_rq = busiest;
8513
8514         ld_moved = 0;
8515         if (busiest->nr_running > 1) {
8516                 /*
8517                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8518                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8519                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8520                  * correctly treated as an imbalance.
8521                  */
8522                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8523                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8524
8525 more_balance:
8526                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8527                 update_rq_clock(busiest);
8528
8529                 /*
8530                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8531                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8532                  */
8533                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8534
8535                 /*
8536                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8537                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8538                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8539                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8540                  * See task_rq_lock() family for the details.
8541                  */
8542
8543                 rq_unlock(busiest, &rf);
8544
8545                 if (cur_ld_moved) {
8546                         attach_tasks(&env);
8547                         ld_moved += cur_ld_moved;
8548                 }
8549
8550                 local_irq_restore(rf.flags);
8551
8552                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8553                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8554                         goto more_balance;
8555                 }
8556
8557                 /*
8558                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8559                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8560                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8561                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8562                  * sched_group.
8563                  *
8564                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8565                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8566                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8567                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8568                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8569                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8570                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8571                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8572                  * This however should not happen so much in practice and
8573                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8574                  * excess load moved.
8575                  */
8576                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8577
8578                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8579                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8580
8581                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8582                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8583                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8584                         env.loop         = 0;
8585                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8586
8587                         /*
8588                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8589                          * need to continue with same src_cpu.
8590                          */
8591                         goto more_balance;
8592                 }
8593
8594                 /*
8595                  * We failed to reach balance because of affinity.
8596                  */
8597                 if (sd_parent) {
8598                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8599
8600                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8601                                 *group_imbalance = 1;
8602                 }
8603
8604                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8605                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8606                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8607                         /*
8608                          * Attempting to continue load balancing at the current
8609                          * sched_domain level only makes sense if there are
8610                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8611                          * pull load from which are not contained within the
8612                          * destination group that is receiving any migrated
8613                          * load.
8614                          */
8615                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8616                                 env.loop = 0;
8617                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8618                                 goto redo;
8619                         }
8620                         goto out_all_pinned;
8621                 }
8622         }
8623
8624         if (!ld_moved) {
8625                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8626                 /*
8627                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8628                  * We do not want newidle balance, which can be very
8629                  * frequent, pollute the failure counter causing
8630                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8631                  */
8632                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8633                         sd->nr_balance_failed++;
8634
8635                 if (need_active_balance(&env)) {
8636                         unsigned long flags;
8637
8638                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8639
8640                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8641                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8642                          * moved to this_cpu
8643                          */
8644                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8645                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8646                                                             flags);
8647                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8648                                 goto out_one_pinned;
8649                         }
8650
8651                         /*
8652                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8653                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8654                          * only after active load balance is finished.
8655                          */
8656                         if (!busiest->active_balance) {
8657                                 busiest->active_balance = 1;
8658                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8659                                 active_balance = 1;
8660                         }
8661                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8662
8663                         if (active_balance) {
8664                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8665                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8666                                         &busiest->active_balance_work);
8667                         }
8668
8669                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8670                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8671                 }
8672         } else
8673                 sd->nr_balance_failed = 0;
8674
8675         if (likely(!active_balance)) {
8676                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8677                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8678         } else {
8679                 /*
8680                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8681                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8682                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8683                  * detach_tasks).
8684                  */
8685                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8686                         sd->balance_interval *= 2;
8687         }
8688
8689         goto out;
8690
8691 out_balanced:
8692         /*
8693          * We reach balance although we may have faced some affinity
8694          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8695          */
8696         if (sd_parent) {
8697                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8698
8699                 if (*group_imbalance)
8700                         *group_imbalance = 0;
8701         }
8702
8703 out_all_pinned:
8704         /*
8705          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8706          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8707          * can try to migrate them.
8708          */
8709         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8710
8711         sd->nr_balance_failed = 0;
8712
8713 out_one_pinned:
8714         /* tune up the balancing interval */
8715         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8716                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8717                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8718                 sd->balance_interval *= 2;
8719
8720         ld_moved = 0;
8721 out:
8722         return ld_moved;
8723 }
8724
8725 static inline unsigned long
8726 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8727 {
8728         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8729
8730         if (cpu_busy)
8731                 interval *= sd->busy_factor;
8732
8733         /* scale ms to jiffies */
8734         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8735         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8736
8737         return interval;
8738 }
8739
8740 static inline void
8741 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8742 {
8743         unsigned long interval, next;
8744
8745         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8746         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8747         next = sd->last_balance + interval;
8748
8749         if (time_after(*next_balance, next))
8750                 *next_balance = next;
8751 }
8752
8753 /*
8754  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8755  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8756  */
8757 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8758 {
8759         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8760         int this_cpu = this_rq->cpu;
8761         struct sched_domain *sd;
8762         int pulled_task = 0;
8763         u64 curr_cost = 0;
8764
8765         /*
8766          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8767          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8768          */
8769         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8770
8771         /*
8772          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
8773          */
8774         if (!cpu_active(this_cpu))
8775                 return 0;
8776
8777         /*
8778          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8779          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8780          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8781          * re-start the picking loop.
8782          */
8783         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8784
8785         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8786             !this_rq->rd->overload) {
8787                 rcu_read_lock();
8788                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8789                 if (sd)
8790                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8791                 rcu_read_unlock();
8792
8793                 goto out;
8794         }
8795
8796         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8797
8798         update_blocked_averages(this_cpu);
8799         rcu_read_lock();
8800         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8801                 int continue_balancing = 1;
8802                 u64 t0, domain_cost;
8803
8804                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8805                         continue;
8806
8807                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8808                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8809                         break;
8810                 }
8811
8812                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8813                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8814
8815                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8816                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8817                                                    &continue_balancing);
8818
8819                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8820                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8821                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8822
8823                         curr_cost += domain_cost;
8824                 }
8825
8826                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8827
8828                 /*
8829                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8830                  * now runnable tasks on this rq.
8831                  */
8832                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8833                         break;
8834         }
8835         rcu_read_unlock();
8836
8837         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8838
8839         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8840                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8841
8842         /*
8843          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8844          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8845          * pretend we pulled a task.
8846          */
8847         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8848                 pulled_task = 1;
8849
8850 out:
8851         /* Move the next balance forward */
8852         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8853                 this_rq->next_balance = next_balance;
8854
8855         /* Is there a task of a high priority class? */
8856         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8857                 pulled_task = -1;
8858
8859         if (pulled_task)
8860                 this_rq->idle_stamp = 0;
8861
8862         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8863
8864         return pulled_task;
8865 }
8866
8867 /*
8868  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8869  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8870  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8871  * avoids physical / logical imbalances.
8872  */
8873 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8874 {
8875         struct rq *busiest_rq = data;
8876         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8877         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8878         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8879         struct sched_domain *sd;
8880         struct task_struct *p = NULL;
8881         struct rq_flags rf;
8882
8883         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8884         /*
8885          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8886          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8887          * inactive CPUs.
8888          */
8889         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8890                 goto out_unlock;
8891
8892         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8893         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8894                      !busiest_rq->active_balance))
8895                 goto out_unlock;
8896
8897         /* Is there any task to move? */
8898         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8899                 goto out_unlock;
8900
8901         /*
8902          * This condition is "impossible", if it occurs
8903          * we need to fix it. Originally reported by
8904          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8905          */
8906         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8907
8908         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8909         rcu_read_lock();
8910         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8911                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8912                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8913                                 break;
8914         }
8915
8916         if (likely(sd)) {
8917                 struct lb_env env = {
8918                         .sd             = sd,
8919                         .dst_cpu        = target_cpu,
8920                         .dst_rq         = target_rq,
8921                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8922                         .src_rq         = busiest_rq,
8923                         .idle           = CPU_IDLE,
8924                         /*
8925                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8926                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8927                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8928                          * about DST_PINNED.
8929                          */
8930                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8931                 };
8932
8933                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8934                 update_rq_clock(busiest_rq);
8935
8936                 p = detach_one_task(&env);
8937                 if (p) {
8938                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8939                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8940                         sd->nr_balance_failed = 0;
8941                 } else {
8942                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8943                 }
8944         }
8945         rcu_read_unlock();
8946 out_unlock:
8947         busiest_rq->active_balance = 0;
8948         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8949
8950         if (p)
8951                 attach_one_task(target_rq, p);
8952
8953         local_irq_enable();
8954
8955         return 0;
8956 }
8957
8958 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8959 {
8960         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8961 }
8962
8963 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8964 /*
8965  * idle load balancing details
8966  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8967  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8968  *   load balancing for all the idle CPUs.
8969  */
8970 static struct {
8971         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8972         atomic_t nr_cpus;
8973         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8974 } nohz ____cacheline_aligned;
8975
8976 static inline int find_new_ilb(void)
8977 {
8978         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8979
8980         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8981                 return ilb;
8982
8983         return nr_cpu_ids;
8984 }
8985
8986 /*
8987  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8988  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8989  * CPU (if there is one).
8990  */
8991 static void nohz_balancer_kick(void)
8992 {
8993         int ilb_cpu;
8994
8995         nohz.next_balance++;
8996
8997         ilb_cpu = find_new_ilb();
8998
8999         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9000                 return;
9001
9002         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
9003                 return;
9004         /*
9005          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9006          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
9007          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9008          * will be run before returning from the IPI.
9009          */
9010         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9011         return;
9012 }
9013
9014 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
9015 {
9016         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
9017                 /*
9018                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
9019                  */
9020                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
9021                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9022                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9023                 }
9024                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9025         }
9026 }
9027
9028 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
9029 {
9030         struct sched_domain *sd;
9031         int cpu = smp_processor_id();
9032
9033         rcu_read_lock();
9034         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9035
9036         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9037                 goto unlock;
9038         sd->nohz_idle = 0;
9039
9040         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9041 unlock:
9042         rcu_read_unlock();
9043 }
9044
9045 void set_cpu_sd_state_idle(void)
9046 {
9047         struct sched_domain *sd;
9048         int cpu = smp_processor_id();
9049
9050         rcu_read_lock();
9051         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9052
9053         if (!sd || sd->nohz_idle)
9054                 goto unlock;
9055         sd->nohz_idle = 1;
9056
9057         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9058 unlock:
9059         rcu_read_unlock();
9060 }
9061
9062 /*
9063  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
9064  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9065  */
9066 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9067 {
9068         /*
9069          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
9070          */
9071         if (!cpu_active(cpu))
9072                 return;
9073
9074         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9075         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9076                 return;
9077
9078         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
9079                 return;
9080
9081         /*
9082          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
9083          */
9084         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
9085                 return;
9086
9087         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9088         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9089         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9090 }
9091 #endif
9092
9093 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9094
9095 /*
9096  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9097  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9098  */
9099 void update_max_interval(void)
9100 {
9101         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9102 }
9103
9104 /*
9105  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9106  * and initiates a balancing operation if so.
9107  *
9108  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9109  */
9110 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9111 {
9112         int continue_balancing = 1;
9113         int cpu = rq->cpu;
9114         unsigned long interval;
9115         struct sched_domain *sd;
9116         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9117         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9118         int update_next_balance = 0;
9119         int need_serialize, need_decay = 0;
9120         u64 max_cost = 0;
9121
9122         update_blocked_averages(cpu);
9123
9124         rcu_read_lock();
9125         for_each_domain(cpu, sd) {
9126                 /*
9127                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9128                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9129                  */
9130                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9131                         sd->max_newidle_lb_cost =
9132                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9133                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9134                         need_decay = 1;
9135                 }
9136                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9137
9138                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9139                         continue;
9140
9141                 /*
9142                  * Stop the load balance at this level. There is another
9143                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9144                  * actively.
9145                  */
9146                 if (!continue_balancing) {
9147                         if (need_decay)
9148                                 continue;
9149                         break;
9150                 }
9151
9152                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9153
9154                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9155                 if (need_serialize) {
9156                         if (!spin_trylock(&balancing))
9157                                 goto out;
9158                 }
9159
9160                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9161                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9162                                 /*
9163                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9164                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9165                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9166                                  */
9167                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9168                         }
9169                         sd->last_balance = jiffies;
9170                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9171                 }
9172                 if (need_serialize)
9173                         spin_unlock(&balancing);
9174 out:
9175                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9176                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9177                         update_next_balance = 1;
9178                 }
9179         }
9180         if (need_decay) {
9181                 /*
9182                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9183                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9184                  */
9185                 rq->max_idle_balance_cost =
9186                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9187         }
9188         rcu_read_unlock();
9189
9190         /*
9191          * next_balance will be updated only when there is a need.
9192          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9193          * updated.
9194          */
9195         if (likely(update_next_balance)) {
9196                 rq->next_balance = next_balance;
9197
9198 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9199                 /*
9200                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9201                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9202                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9203                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9204                  * balance for itself and we need to update the
9205                  * nohz.next_balance accordingly.
9206                  */
9207                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9208                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9209 #endif
9210         }
9211 }
9212
9213 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9214 /*
9215  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9216  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9217  */
9218 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9219 {
9220         int this_cpu = this_rq->cpu;
9221         struct rq *rq;
9222         int balance_cpu;
9223         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9224         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9225         int update_next_balance = 0;
9226
9227         if (idle != CPU_IDLE ||
9228             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9229                 goto end;
9230
9231         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9232                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9233                         continue;
9234
9235                 /*
9236                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9237                  * work being done for other cpus. Next load
9238                  * balancing owner will pick it up.
9239                  */
9240                 if (need_resched())
9241                         break;
9242
9243                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9244
9245                 /*
9246                  * If time for next balance is due,
9247                  * do the balance.
9248                  */
9249                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9250                         struct rq_flags rf;
9251
9252                         rq_lock_irq(rq, &rf);
9253                         update_rq_clock(rq);
9254                         cpu_load_update_idle(rq);
9255                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
9256
9257                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9258                 }
9259
9260                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9261                         next_balance = rq->next_balance;
9262                         update_next_balance = 1;
9263                 }
9264         }
9265
9266         /*
9267          * next_balance will be updated only when there is a need.
9268          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9269          * updated.
9270          */
9271         if (likely(update_next_balance))
9272                 nohz.next_balance = next_balance;
9273 end:
9274         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9275 }
9276
9277 /*
9278  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9279  * of an idle cpu in the system.
9280  *   - This rq has more than one task.
9281  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9282  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9283  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9284  *     multiple busy cpu.
9285  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9286  *     domain span are idle.
9287  */
9288 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9289 {
9290         unsigned long now = jiffies;
9291         struct sched_domain_shared *sds;
9292         struct sched_domain *sd;
9293         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9294         bool kick = false;
9295
9296         if (unlikely(rq->idle_balance))
9297                 return false;
9298
9299        /*
9300         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9301         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9302         */
9303         set_cpu_sd_state_busy();
9304         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9305
9306         /*
9307          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9308          * balancing.
9309          */
9310         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9311                 return false;
9312
9313         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9314                 return false;
9315
9316         if (rq->nr_running >= 2)
9317                 return true;
9318
9319         rcu_read_lock();
9320         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9321         if (sds) {
9322                 /*
9323                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9324                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9325                  */
9326                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9327                 if (nr_busy > 1) {
9328                         kick = true;
9329                         goto unlock;
9330                 }
9331
9332         }
9333
9334         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9335         if (sd) {
9336                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9337                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9338                         kick = true;
9339                         goto unlock;
9340                 }
9341         }
9342
9343         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9344         if (sd) {
9345                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9346                         if (i == cpu ||
9347                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9348                                 continue;
9349
9350                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9351                                 kick = true;
9352                                 goto unlock;
9353                         }
9354                 }
9355         }
9356 unlock:
9357         rcu_read_unlock();
9358         return kick;
9359 }
9360 #else
9361 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9362 #endif
9363
9364 /*
9365  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9366  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9367  */
9368 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9369 {
9370         struct rq *this_rq = this_rq();
9371         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9372                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9373
9374         /*
9375          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9376          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9377          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9378          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9379          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9380          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9381          */
9382         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9383         rebalance_domains(this_rq, idle);
9384 }
9385
9386 /*
9387  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9388  */
9389 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9390 {
9391         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9392         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9393                 return;
9394
9395         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9396                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9397 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9398         if (nohz_kick_needed(rq))
9399                 nohz_balancer_kick();
9400 #endif
9401 }
9402
9403 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9404 {
9405         update_sysctl();
9406
9407         update_runtime_enabled(rq);
9408 }
9409
9410 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9411 {
9412         update_sysctl();
9413
9414         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9415         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9416 }
9417
9418 #endif /* CONFIG_SMP */
9419
9420 /*
9421  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9422  */
9423 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9424 {
9425         struct cfs_rq *cfs_rq;
9426         struct sched_entity *se = &curr->se;
9427
9428         for_each_sched_entity(se) {
9429                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9430                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9431         }
9432
9433         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9434                 task_tick_numa(rq, curr);
9435 }
9436
9437 /*
9438  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9439  *  - child not yet on the tasklist
9440  *  - preemption disabled
9441  */
9442 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9443 {
9444         struct cfs_rq *cfs_rq;
9445         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9446         struct rq *rq = this_rq();
9447         struct rq_flags rf;
9448
9449         rq_lock(rq, &rf);
9450         update_rq_clock(rq);
9451
9452         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9453         curr = cfs_rq->curr;
9454         if (curr) {
9455                 update_curr(cfs_rq);
9456                 se->vruntime = curr->vruntime;
9457         }
9458         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9459
9460         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9461                 /*
9462                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9463                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9464                  */
9465                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9466                 resched_curr(rq);
9467         }
9468
9469         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9470         rq_unlock(rq, &rf);
9471 }
9472
9473 /*
9474  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9475  * the current task.
9476  */
9477 static void
9478 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9479 {
9480         if (!task_on_rq_queued(p))
9481                 return;
9482
9483         /*
9484          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9485          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9486          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9487          */
9488         if (rq->curr == p) {
9489                 if (p->prio > oldprio)
9490                         resched_curr(rq);
9491         } else
9492                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9493 }
9494
9495 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9496 {
9497         struct sched_entity *se = &p->se;
9498
9499         /*
9500          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9501          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9502          * vruntime.
9503          */
9504         if (p->on_rq)
9505                 return true;
9506
9507         /*
9508          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9509          * But there are some cases where it has already been normalized:
9510          *
9511          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9512          *   wake_up_new_task().
9513          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9514          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9515          */
9516         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9517                 return true;
9518
9519         return false;
9520 }
9521
9522 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9523 /*
9524  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9525  * visible to the root
9526  */
9527 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9528 {
9529         struct cfs_rq *cfs_rq;
9530
9531         /* Start to propagate at parent */
9532         se = se->parent;
9533
9534         for_each_sched_entity(se) {
9535                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9536
9537                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9538                         break;
9539
9540                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9541         }
9542 }
9543 #else
9544 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9545 #endif
9546
9547 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9548 {
9549         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9550
9551         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9552         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9553         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9554         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9555         propagate_entity_cfs_rq(se);
9556 }
9557
9558 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9559 {
9560         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9561
9562 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9563         /*
9564          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9565          * class maintain depth value), reset depth properly.
9566          */
9567         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9568 #endif
9569
9570         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9571         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9572         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9573         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9574         propagate_entity_cfs_rq(se);
9575 }
9576
9577 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9578 {
9579         struct sched_entity *se = &p->se;
9580         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9581
9582         if (!vruntime_normalized(p)) {
9583                 /*
9584                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9585                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9586                  */
9587                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9588                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9589         }
9590
9591         detach_entity_cfs_rq(se);
9592 }
9593
9594 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9595 {
9596         struct sched_entity *se = &p->se;
9597         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9598
9599         attach_entity_cfs_rq(se);
9600
9601         if (!vruntime_normalized(p))
9602                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9603 }
9604
9605 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9606 {
9607         detach_task_cfs_rq(p);
9608 }
9609
9610 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9611 {
9612         attach_task_cfs_rq(p);
9613
9614         if (task_on_rq_queued(p)) {
9615                 /*
9616                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9617                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9618                  * if we can still preempt the current task.
9619                  */
9620                 if (rq->curr == p)
9621                         resched_curr(rq);
9622                 else
9623                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9624         }
9625 }
9626
9627 /* Account for a task changing its policy or group.
9628  *
9629  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9630  * migrates between groups/classes.
9631  */
9632 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9633 {
9634         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9635
9636         for_each_sched_entity(se) {
9637                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9638
9639                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9640                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9641                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9642         }
9643 }
9644
9645 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9646 {
9647         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9648         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9649 #ifndef CONFIG_64BIT
9650         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9651 #endif
9652 #ifdef CONFIG_SMP
9653         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
9654 #endif
9655 }
9656
9657 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9658 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9659 {
9660         struct sched_entity *se = &p->se;
9661
9662         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9663         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9664 }
9665
9666 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9667 {
9668         detach_task_cfs_rq(p);
9669         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9670
9671 #ifdef CONFIG_SMP
9672         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9673         p->se.avg.last_update_time = 0;
9674 #endif
9675         attach_task_cfs_rq(p);
9676 }
9677
9678 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9679 {
9680         switch (type) {
9681         case TASK_SET_GROUP:
9682                 task_set_group_fair(p);
9683                 break;
9684
9685         case TASK_MOVE_GROUP:
9686                 task_move_group_fair(p);
9687                 break;
9688         }
9689 }
9690
9691 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9692 {
9693         int i;
9694
9695         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9696
9697         for_each_possible_cpu(i) {
9698                 if (tg->cfs_rq)
9699                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9700                 if (tg->se)
9701                         kfree(tg->se[i]);
9702         }
9703
9704         kfree(tg->cfs_rq);
9705         kfree(tg->se);
9706 }
9707
9708 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9709 {
9710         struct sched_entity *se;
9711         struct cfs_rq *cfs_rq;
9712         int i;
9713
9714         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9715         if (!tg->cfs_rq)
9716                 goto err;
9717         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9718         if (!tg->se)
9719                 goto err;
9720
9721         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9722
9723         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9724
9725         for_each_possible_cpu(i) {
9726                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9727                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9728                 if (!cfs_rq)
9729                         goto err;
9730
9731                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9732                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9733                 if (!se)
9734                         goto err_free_rq;
9735
9736                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9737                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9738                 init_entity_runnable_average(se);
9739         }
9740
9741         return 1;
9742
9743 err_free_rq:
9744         kfree(cfs_rq);
9745 err:
9746         return 0;
9747 }
9748
9749 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9750 {
9751         struct sched_entity *se;
9752         struct rq *rq;
9753         int i;
9754
9755         for_each_possible_cpu(i) {
9756                 rq = cpu_rq(i);
9757                 se = tg->se[i];
9758
9759                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9760                 update_rq_clock(rq);
9761                 attach_entity_cfs_rq(se);
9762                 sync_throttle(tg, i);
9763                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9764         }
9765 }
9766
9767 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9768 {
9769         unsigned long flags;
9770         struct rq *rq;
9771         int cpu;
9772
9773         for_each_possible_cpu(cpu) {
9774                 if (tg->se[cpu])
9775                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9776
9777                 /*
9778                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9779                  * check on_list without danger of it being re-added.
9780                  */
9781                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9782                         continue;
9783
9784                 rq = cpu_rq(cpu);
9785
9786                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9787                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9788                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9789         }
9790 }
9791
9792 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9793                         struct sched_entity *se, int cpu,
9794                         struct sched_entity *parent)
9795 {
9796         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9797
9798         cfs_rq->tg = tg;
9799         cfs_rq->rq = rq;
9800         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9801
9802         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9803         tg->se[cpu] = se;
9804
9805         /* se could be NULL for root_task_group */
9806         if (!se)
9807                 return;
9808
9809         if (!parent) {
9810                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9811                 se->depth = 0;
9812         } else {
9813                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9814                 se->depth = parent->depth + 1;
9815         }
9816
9817         se->my_q = cfs_rq;
9818         /* guarantee group entities always have weight */
9819         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9820         se->parent = parent;
9821 }
9822
9823 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9824
9825 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9826 {
9827         int i;
9828
9829         /*
9830          * We can't change the weight of the root cgroup.
9831          */
9832         if (!tg->se[0])
9833                 return -EINVAL;
9834
9835         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9836
9837         mutex_lock(&shares_mutex);
9838         if (tg->shares == shares)
9839                 goto done;
9840
9841         tg->shares = shares;
9842         for_each_possible_cpu(i) {
9843                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9844                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9845                 struct rq_flags rf;
9846
9847                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9848                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9849                 update_rq_clock(rq);
9850                 for_each_sched_entity(se) {
9851                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
9852                         update_cfs_group(se);
9853                 }
9854                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9855         }
9856
9857 done:
9858         mutex_unlock(&shares_mutex);
9859         return 0;
9860 }
9861 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9862
9863 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9864
9865 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9866 {
9867         return 1;
9868 }
9869
9870 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9871
9872 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9873
9874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9875
9876
9877 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9878 {
9879         struct sched_entity *se = &task->se;
9880         unsigned int rr_interval = 0;
9881
9882         /*
9883          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9884          * idle runqueue:
9885          */
9886         if (rq->cfs.load.weight)
9887                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9888
9889         return rr_interval;
9890 }
9891
9892 /*
9893  * All the scheduling class methods:
9894  */
9895 const struct sched_class fair_sched_class = {
9896         .next                   = &idle_sched_class,
9897         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9898         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9899         .yield_task             = yield_task_fair,
9900         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9901
9902         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9903
9904         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9905         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9906
9907 #ifdef CONFIG_SMP
9908         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9909         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9910
9911         .rq_online              = rq_online_fair,
9912         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9913
9914         .task_dead              = task_dead_fair,
9915         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9916 #endif
9917
9918         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9919         .task_tick              = task_tick_fair,
9920         .task_fork              = task_fork_fair,
9921
9922         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9923         .switched_from          = switched_from_fair,
9924         .switched_to            = switched_to_fair,
9925
9926         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9927
9928         .update_curr            = update_curr_fair,
9929
9930 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9931         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9932 #endif
9933 };
9934
9935 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9936 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9937 {
9938         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9939
9940         rcu_read_lock();
9941         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9942                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9943         rcu_read_unlock();
9944 }
9945
9946 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9947 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9948 {
9949         int node;
9950         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9951
9952         for_each_online_node(node) {
9953                 if (p->numa_faults) {
9954                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9955                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9956                 }
9957                 if (p->numa_group) {
9958                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9959                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9960                 }
9961                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9962         }
9963 }
9964 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9965 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9966
9967 __init void init_sched_fair_class(void)
9968 {
9969 #ifdef CONFIG_SMP
9970         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9971
9972 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9973         nohz.next_balance = jiffies;
9974         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9975 #endif
9976 #endif /* SMP */
9977
9978 }