Merge tag 'pci-v4.20-fixes-4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/helgaa...
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         if (!cfs_rq->on_list) {
288                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
289                 int cpu = cpu_of(rq);
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases and a special case for the root
295                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
296                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
297                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
301                         /*
302                          * If parent is already on the list, we add the child
303                          * just before. Thanks to circular linked property of
304                          * the list, this means to put the child at the tail
305                          * of the list that starts by parent.
306                          */
307                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
308                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
309                         /*
310                          * The branch is now connected to its tree so we can
311                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
312                          * list.
313                          */
314                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
315                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
316                         /*
317                          * cfs rq without parent should be put
318                          * at the tail of the list.
319                          */
320                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
321                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
322                         /*
323                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
324                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
325                          */
326                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
327                 } else {
328                         /*
329                          * The parent has not already been added so we want to
330                          * make sure that it will be put after us.
331                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
332                          * where we will add parent.
333                          */
334                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                                 rq->tmp_alone_branch);
336                         /*
337                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
338                          * of the branch
339                          */
340                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 }
342
343                 cfs_rq->on_list = 1;
344         }
345 }
346
347 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
348 {
349         if (cfs_rq->on_list) {
350                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
351                 cfs_rq->on_list = 0;
352         }
353 }
354
355 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
356 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
357         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
358                                  leaf_cfs_rq_list)
359
360 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
361 static inline struct cfs_rq *
362 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
363 {
364         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
365                 return se->cfs_rq;
366
367         return NULL;
368 }
369
370 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
371 {
372         return se->parent;
373 }
374
375 static void
376 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
377 {
378         int se_depth, pse_depth;
379
380         /*
381          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
382          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
383          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
384          * parent.
385          */
386
387         /* First walk up until both entities are at same depth */
388         se_depth = (*se)->depth;
389         pse_depth = (*pse)->depth;
390
391         while (se_depth > pse_depth) {
392                 se_depth--;
393                 *se = parent_entity(*se);
394         }
395
396         while (pse_depth > se_depth) {
397                 pse_depth--;
398                 *pse = parent_entity(*pse);
399         }
400
401         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
402                 *se = parent_entity(*se);
403                 *pse = parent_entity(*pse);
404         }
405 }
406
407 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
408
409 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
410 {
411         return container_of(se, struct task_struct, se);
412 }
413
414 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
415 {
416         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
417 }
418
419
420 #define for_each_sched_entity(se) \
421                 for (; se; se = NULL)
422
423 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
424 {
425         return &task_rq(p)->cfs;
426 }
427
428 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
429 {
430         struct task_struct *p = task_of(se);
431         struct rq *rq = task_rq(p);
432
433         return &rq->cfs;
434 }
435
436 /* runqueue "owned" by this group */
437 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
438 {
439         return NULL;
440 }
441
442 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
443 {
444 }
445
446 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
451                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
452
453 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void
459 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
460 {
461 }
462
463 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
464
465 static __always_inline
466 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
467
468 /**************************************************************
469  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
470  */
471
472 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
473 {
474         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
475         if (delta > 0)
476                 max_vruntime = vruntime;
477
478         return max_vruntime;
479 }
480
481 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
482 {
483         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
484         if (delta < 0)
485                 min_vruntime = vruntime;
486
487         return min_vruntime;
488 }
489
490 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
491                                 struct sched_entity *b)
492 {
493         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
494 }
495
496 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
497 {
498         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
499         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
500
501         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
502
503         if (curr) {
504                 if (curr->on_rq)
505                         vruntime = curr->vruntime;
506                 else
507                         curr = NULL;
508         }
509
510         if (leftmost) { /* non-empty tree */
511                 struct sched_entity *se;
512                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
513
514                 if (!curr)
515                         vruntime = se->vruntime;
516                 else
517                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
518         }
519
520         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
521         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
522 #ifndef CONFIG_64BIT
523         smp_wmb();
524         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
525 #endif
526 }
527
528 /*
529  * Enqueue an entity into the rb-tree:
530  */
531 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
532 {
533         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
534         struct rb_node *parent = NULL;
535         struct sched_entity *entry;
536         bool leftmost = true;
537
538         /*
539          * Find the right place in the rbtree:
540          */
541         while (*link) {
542                 parent = *link;
543                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
544                 /*
545                  * We dont care about collisions. Nodes with
546                  * the same key stay together.
547                  */
548                 if (entity_before(se, entry)) {
549                         link = &parent->rb_left;
550                 } else {
551                         link = &parent->rb_right;
552                         leftmost = false;
553                 }
554         }
555
556         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
557         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
558                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
559 }
560
561 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
562 {
563         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
564 }
565
566 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
567 {
568         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
569
570         if (!left)
571                 return NULL;
572
573         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
574 }
575
576 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
577 {
578         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
579
580         if (!next)
581                 return NULL;
582
583         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
584 }
585
586 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
587 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
588 {
589         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
590
591         if (!last)
592                 return NULL;
593
594         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
595 }
596
597 /**************************************************************
598  * Scheduling class statistics methods:
599  */
600
601 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
602                 void __user *buffer, size_t *lenp,
603                 loff_t *ppos)
604 {
605         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
606         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
607
608         if (ret || !write)
609                 return ret;
610
611         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
612                                         sysctl_sched_min_granularity);
613
614 #define WRT_SYSCTL(name) \
615         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
616         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
617         WRT_SYSCTL(sched_latency);
618         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
619 #undef WRT_SYSCTL
620
621         return 0;
622 }
623 #endif
624
625 /*
626  * delta /= w
627  */
628 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
629 {
630         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
631                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
632
633         return delta;
634 }
635
636 /*
637  * The idea is to set a period in which each task runs once.
638  *
639  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
640  * this period because otherwise the slices get too small.
641  *
642  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
643  */
644 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
645 {
646         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
647                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
648         else
649                 return sysctl_sched_latency;
650 }
651
652 /*
653  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
654  * proportional to the weight.
655  *
656  * s = p*P[w/rw]
657  */
658 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
659 {
660         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
661
662         for_each_sched_entity(se) {
663                 struct load_weight *load;
664                 struct load_weight lw;
665
666                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
667                 load = &cfs_rq->load;
668
669                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
670                         lw = cfs_rq->load;
671
672                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
673                         load = &lw;
674                 }
675                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
676         }
677         return slice;
678 }
679
680 /*
681  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
682  *
683  * vs = s/w
684  */
685 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
686 {
687         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
688 }
689
690 #ifdef CONFIG_SMP
691 #include "pelt.h"
692 #include "sched-pelt.h"
693
694 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
695 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
696 static unsigned long capacity_of(int cpu);
697
698 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
699 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
700 {
701         struct sched_avg *sa = &se->avg;
702
703         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
704
705         /*
706          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
707          * they get a chance to stabilize to their real load level.
708          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
709          * nothing has been attached to the task group yet.
710          */
711         if (entity_is_task(se))
712                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
713
714         se->runnable_weight = se->load.weight;
715
716         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
717 }
718
719 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
720 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
721
722 /*
723  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
724  * based on the cfs_rq's current util_avg:
725  *
726  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
727  *
728  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
729  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
730  * as when the series is a harmonic series.
731  *
732  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
733  * only 1/2 of the left utilization budget:
734  *
735  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
736  *
737  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
738  *
739  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
740  * the beginning would be like:
741  *
742  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
743  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
744  *
745  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
746  * if util_avg > util_avg_cap.
747  */
748 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
749 {
750         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
751         struct sched_avg *sa = &se->avg;
752         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
753         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
754
755         if (cap > 0) {
756                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
757                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
758                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
759
760                         if (sa->util_avg > cap)
761                                 sa->util_avg = cap;
762                 } else {
763                         sa->util_avg = cap;
764                 }
765         }
766
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 struct task_struct *p = task_of(se);
769                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
770                         /*
771                          * For !fair tasks do:
772                          *
773                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
774                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
775                         switched_from_fair(rq, p);
776                          *
777                          * such that the next switched_to_fair() has the
778                          * expected state.
779                          */
780                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
781                         return;
782                 }
783         }
784
785         attach_entity_cfs_rq(se);
786 }
787
788 #else /* !CONFIG_SMP */
789 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
790 {
791 }
792 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
793 {
794 }
795 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
796 {
797 }
798 #endif /* CONFIG_SMP */
799
800 /*
801  * Update the current task's runtime statistics.
802  */
803 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
804 {
805         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
806         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
807         u64 delta_exec;
808
809         if (unlikely(!curr))
810                 return;
811
812         delta_exec = now - curr->exec_start;
813         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
814                 return;
815
816         curr->exec_start = now;
817
818         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
819                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
820
821         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
822         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
823
824         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
825         update_min_vruntime(cfs_rq);
826
827         if (entity_is_task(curr)) {
828                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
829
830                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
831                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
832                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
833         }
834
835         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
836 }
837
838 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
839 {
840         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
841 }
842
843 static inline void
844 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         u64 wait_start, prev_wait_start;
847
848         if (!schedstat_enabled())
849                 return;
850
851         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
852         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
853
854         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
855             likely(wait_start > prev_wait_start))
856                 wait_start -= prev_wait_start;
857
858         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
859 }
860
861 static inline void
862 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
863 {
864         struct task_struct *p;
865         u64 delta;
866
867         if (!schedstat_enabled())
868                 return;
869
870         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
871
872         if (entity_is_task(se)) {
873                 p = task_of(se);
874                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
875                         /*
876                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
877                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
878                          * prior to migration.
879                          */
880                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
881                         return;
882                 }
883                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
884         }
885
886         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
887                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
888         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
889         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
890         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
891 }
892
893 static inline void
894 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
895 {
896         struct task_struct *tsk = NULL;
897         u64 sleep_start, block_start;
898
899         if (!schedstat_enabled())
900                 return;
901
902         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
903         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
904
905         if (entity_is_task(se))
906                 tsk = task_of(se);
907
908         if (sleep_start) {
909                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
910
911                 if ((s64)delta < 0)
912                         delta = 0;
913
914                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
915                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
916
917                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
918                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
919
920                 if (tsk) {
921                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
922                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
923                 }
924         }
925         if (block_start) {
926                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
927
928                 if ((s64)delta < 0)
929                         delta = 0;
930
931                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
932                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
933
934                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
935                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
936
937                 if (tsk) {
938                         if (tsk->in_iowait) {
939                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
940                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
941                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
942                         }
943
944                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
945
946                         /*
947                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
948                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
949                          * amount of time that the task spent sleeping:
950                          */
951                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
952                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
953                                                 (void *)get_wchan(tsk),
954                                                 delta >> 20);
955                         }
956                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
957                 }
958         }
959 }
960
961 /*
962  * Task is being enqueued - update stats:
963  */
964 static inline void
965 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
966 {
967         if (!schedstat_enabled())
968                 return;
969
970         /*
971          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
972          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
973          */
974         if (se != cfs_rq->curr)
975                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
976
977         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
978                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
979 }
980
981 static inline void
982 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
983 {
984
985         if (!schedstat_enabled())
986                 return;
987
988         /*
989          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
990          * waiting task:
991          */
992         if (se != cfs_rq->curr)
993                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
994
995         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
996                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
997
998                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
999                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1000                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1001                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1002                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1003                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1004         }
1005 }
1006
1007 /*
1008  * We are picking a new current task - update its stats:
1009  */
1010 static inline void
1011 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1012 {
1013         /*
1014          * We are starting a new run period:
1015          */
1016         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1017 }
1018
1019 /**************************************************
1020  * Scheduling class queueing methods:
1021  */
1022
1023 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1024 /*
1025  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1026  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1027  * numa_balancing_scan_size.
1028  */
1029 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1030 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1031
1032 /* Portion of address space to scan in MB */
1033 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1034
1035 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1036 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1037
1038 struct numa_group {
1039         atomic_t refcount;
1040
1041         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1042         int nr_tasks;
1043         pid_t gid;
1044         int active_nodes;
1045
1046         struct rcu_head rcu;
1047         unsigned long total_faults;
1048         unsigned long max_faults_cpu;
1049         /*
1050          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1051          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1052          * more by CPU use than by memory faults.
1053          */
1054         unsigned long *faults_cpu;
1055         unsigned long faults[0];
1056 };
1057
1058 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1059 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1060
1061 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1062 {
1063         unsigned long rss = 0;
1064         unsigned long nr_scan_pages;
1065
1066         /*
1067          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1068          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1069          * on resident pages
1070          */
1071         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1072         rss = get_mm_rss(p->mm);
1073         if (!rss)
1074                 rss = nr_scan_pages;
1075
1076         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1077         return rss / nr_scan_pages;
1078 }
1079
1080 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1081 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1082
1083 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1084 {
1085         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1086         unsigned int scan, floor;
1087         unsigned int windows = 1;
1088
1089         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1090                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1091         floor = 1000 / windows;
1092
1093         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1094         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1095 }
1096
1097 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1098 {
1099         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1100         unsigned long period = smin;
1101
1102         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1103         if (p->numa_group) {
1104                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1105                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1106                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1107
1108                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1109                 period *= shared + 1;
1110                 period /= private + shared + 1;
1111         }
1112
1113         return max(smin, period);
1114 }
1115
1116 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1117 {
1118         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1119         unsigned long smax;
1120
1121         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1122         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1123
1124         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1125         if (p->numa_group) {
1126                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1127                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1128                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1129                 unsigned long period = smax;
1130
1131                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1132                 period *= shared + 1;
1133                 period /= private + shared + 1;
1134
1135                 smax = max(smax, period);
1136         }
1137
1138         return max(smin, smax);
1139 }
1140
1141 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1142 {
1143         int mm_users = 0;
1144         struct mm_struct *mm = p->mm;
1145
1146         if (mm) {
1147                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1148                 if (mm_users == 1) {
1149                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1150                         mm->numa_scan_seq = 0;
1151                 }
1152         }
1153         p->node_stamp                   = 0;
1154         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1155         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1156         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1157         p->numa_faults                  = NULL;
1158         p->numa_group                   = NULL;
1159         p->last_task_numa_placement     = 0;
1160         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1161
1162         /* New address space, reset the preferred nid */
1163         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1164                 p->numa_preferred_nid = -1;
1165                 return;
1166         }
1167
1168         /*
1169          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1170          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1171          */
1172         if (mm) {
1173                 unsigned int delay;
1174
1175                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1176                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1177                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1178                 p->node_stamp = delay;
1179         }
1180 }
1181
1182 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1183 {
1184         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1185         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1186 }
1187
1188 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1189 {
1190         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1191         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1192 }
1193
1194 /* Shared or private faults. */
1195 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1196
1197 /* Memory and CPU locality */
1198 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1199
1200 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1201 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1202
1203 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1204 {
1205         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1210  * occupy the first half of the array. The second half of the
1211  * array is for current counters, which are averaged into the
1212  * first set by task_numa_placement.
1213  */
1214 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1215 {
1216         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1217 }
1218
1219 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1220 {
1221         if (!p->numa_faults)
1222                 return 0;
1223
1224         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1225                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1226 }
1227
1228 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1229 {
1230         if (!p->numa_group)
1231                 return 0;
1232
1233         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1234                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1235 }
1236
1237 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1238 {
1239         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1240                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1241 }
1242
1243 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1244 {
1245         unsigned long faults = 0;
1246         int node;
1247
1248         for_each_online_node(node) {
1249                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1250         }
1251
1252         return faults;
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1256 {
1257         unsigned long faults = 0;
1258         int node;
1259
1260         for_each_online_node(node) {
1261                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1262         }
1263
1264         return faults;
1265 }
1266
1267 /*
1268  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1269  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1270  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1271  */
1272 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1273
1274 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1275 {
1276         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1277 }
1278
1279 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1280 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1281                                         int maxdist, bool task)
1282 {
1283         unsigned long score = 0;
1284         int node;
1285
1286         /*
1287          * All nodes are directly connected, and the same distance
1288          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1289          */
1290         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1291                 return 0;
1292
1293         /*
1294          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1295          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1296          */
1297         for_each_online_node(node) {
1298                 unsigned long faults;
1299                 int dist = node_distance(nid, node);
1300
1301                 /*
1302                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1303                  * for placement; nid was already counted.
1304                  */
1305                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1306                         continue;
1307
1308                 /*
1309                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1310                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1311                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1312                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1313                  * of each group. Skip other nodes.
1314                  */
1315                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1316                                         dist >= maxdist)
1317                         continue;
1318
1319                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1320                 if (task)
1321                         faults = task_faults(p, node);
1322                 else
1323                         faults = group_faults(p, node);
1324
1325                 /*
1326                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1327                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1328                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1329                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1330                  * The further away a node is, the less the faults count.
1331                  * This seems to result in good task placement.
1332                  */
1333                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1334                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1335                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1336                 }
1337
1338                 score += faults;
1339         }
1340
1341         return score;
1342 }
1343
1344 /*
1345  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1346  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1347  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1348  * evenly spread out between numa nodes.
1349  */
1350 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1351                                         int dist)
1352 {
1353         unsigned long faults, total_faults;
1354
1355         if (!p->numa_faults)
1356                 return 0;
1357
1358         total_faults = p->total_numa_faults;
1359
1360         if (!total_faults)
1361                 return 0;
1362
1363         faults = task_faults(p, nid);
1364         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1365
1366         return 1000 * faults / total_faults;
1367 }
1368
1369 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1370                                          int dist)
1371 {
1372         unsigned long faults, total_faults;
1373
1374         if (!p->numa_group)
1375                 return 0;
1376
1377         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1378
1379         if (!total_faults)
1380                 return 0;
1381
1382         faults = group_faults(p, nid);
1383         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1384
1385         return 1000 * faults / total_faults;
1386 }
1387
1388 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1389                                 int src_nid, int dst_cpu)
1390 {
1391         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1392         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1393         int last_cpupid, this_cpupid;
1394
1395         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1396         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1397
1398         /*
1399          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1400          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1401          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1402          * executed below.
1403          */
1404         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1405             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1406                 return true;
1407
1408         /*
1409          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1410          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1411          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1412          *
1413          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1414          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1415          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1416          *
1417          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1418          * same result twice in a row, given these samples are fully
1419          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1420          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1421          *
1422          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1423          * act on an unlikely task<->page relation.
1424          */
1425         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1426                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1427                 return false;
1428
1429         /* Always allow migrate on private faults */
1430         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1431                 return true;
1432
1433         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1434         if (!ng)
1435                 return true;
1436
1437         /*
1438          * Destination node is much more heavily used than the source
1439          * node? Allow migration.
1440          */
1441         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1442                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1443                 return true;
1444
1445         /*
1446          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1447          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1448          *
1449          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1450          * --------------- * - > ---------------
1451          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1452          */
1453         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1454                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1455 }
1456
1457 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1458 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1459 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1460
1461 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1462 struct numa_stats {
1463         unsigned long load;
1464
1465         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1466         unsigned long compute_capacity;
1467 };
1468
1469 /*
1470  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1471  */
1472 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1473 {
1474         int cpu;
1475
1476         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1477         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1478                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1479
1480                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1481                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1482         }
1483
1484 }
1485
1486 struct task_numa_env {
1487         struct task_struct *p;
1488
1489         int src_cpu, src_nid;
1490         int dst_cpu, dst_nid;
1491
1492         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1493
1494         int imbalance_pct;
1495         int dist;
1496
1497         struct task_struct *best_task;
1498         long best_imp;
1499         int best_cpu;
1500 };
1501
1502 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1503                              struct task_struct *p, long imp)
1504 {
1505         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1506
1507         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1508         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1509                 return;
1510
1511         /*
1512          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1513          * found a better CPU to move/swap.
1514          */
1515         if (env->best_cpu != -1) {
1516                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1517                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1518         }
1519
1520         if (env->best_task)
1521                 put_task_struct(env->best_task);
1522         if (p)
1523                 get_task_struct(p);
1524
1525         env->best_task = p;
1526         env->best_imp = imp;
1527         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1528 }
1529
1530 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1531                                 struct task_numa_env *env)
1532 {
1533         long imb, old_imb;
1534         long orig_src_load, orig_dst_load;
1535         long src_capacity, dst_capacity;
1536
1537         /*
1538          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1539          *
1540          * src_load        dst_load
1541          * ------------ vs ---------
1542          * src_capacity    dst_capacity
1543          */
1544         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1545         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1546
1547         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1548
1549         orig_src_load = env->src_stats.load;
1550         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1551
1552         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1553
1554         /* Would this change make things worse? */
1555         return (imb > old_imb);
1556 }
1557
1558 /*
1559  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1560  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1561  * Used to deter task migration.
1562  */
1563 #define SMALLIMP        30
1564
1565 /*
1566  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1567  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1568  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1569  * be exchanged with the source task
1570  */
1571 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1572                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1573 {
1574         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1575         struct task_struct *cur;
1576         long src_load, dst_load;
1577         long load;
1578         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1579         long moveimp = imp;
1580         int dist = env->dist;
1581
1582         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1583                 return;
1584
1585         rcu_read_lock();
1586         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1587         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1588                 cur = NULL;
1589
1590         /*
1591          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1592          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1593          */
1594         if (cur == env->p)
1595                 goto unlock;
1596
1597         if (!cur) {
1598                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1599                         goto assign;
1600                 else
1601                         goto unlock;
1602         }
1603
1604         /*
1605          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1606          * source and destination node. Calculate the total differential for
1607          * the source task and potential destination task. The more negative
1608          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1609          * be incurred if the tasks were swapped.
1610          */
1611         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1612         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1613                 goto unlock;
1614
1615         /*
1616          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1617          * in any group then look only at task weights.
1618          */
1619         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1620                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1621                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1622                 /*
1623                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1624                  * tasks within a group over tiny differences.
1625                  */
1626                 if (cur->numa_group)
1627                         imp -= imp / 16;
1628         } else {
1629                 /*
1630                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1631                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1632                  */
1633                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1634                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1635                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1636                 else
1637                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1638                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1639         }
1640
1641         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1642                 imp = moveimp;
1643                 cur = NULL;
1644                 goto assign;
1645         }
1646
1647         /*
1648          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1649          * task migration might only result in ping pong
1650          * of tasks and also hurt performance due to cache
1651          * misses.
1652          */
1653         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1654                 goto unlock;
1655
1656         /*
1657          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1658          */
1659         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1660         if (!load)
1661                 goto assign;
1662
1663         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1664         src_load = env->src_stats.load - load;
1665
1666         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1667                 goto unlock;
1668
1669 assign:
1670         /*
1671          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1672          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1673          */
1674         if (!cur) {
1675                 /*
1676                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1677                  * can be used from IRQ context.
1678                  */
1679                 local_irq_disable();
1680                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1681                                                    env->dst_cpu);
1682                 local_irq_enable();
1683         }
1684
1685         task_numa_assign(env, cur, imp);
1686 unlock:
1687         rcu_read_unlock();
1688 }
1689
1690 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1691                                 long taskimp, long groupimp)
1692 {
1693         long src_load, dst_load, load;
1694         bool maymove = false;
1695         int cpu;
1696
1697         load = task_h_load(env->p);
1698         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1699         src_load = env->src_stats.load - load;
1700
1701         /*
1702          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1703          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1704          */
1705         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1706
1707         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1708                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1709                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1710                         continue;
1711
1712                 env->dst_cpu = cpu;
1713                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1714         }
1715 }
1716
1717 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1718 {
1719         struct task_numa_env env = {
1720                 .p = p,
1721
1722                 .src_cpu = task_cpu(p),
1723                 .src_nid = task_node(p),
1724
1725                 .imbalance_pct = 112,
1726
1727                 .best_task = NULL,
1728                 .best_imp = 0,
1729                 .best_cpu = -1,
1730         };
1731         struct sched_domain *sd;
1732         struct rq *best_rq;
1733         unsigned long taskweight, groupweight;
1734         int nid, ret, dist;
1735         long taskimp, groupimp;
1736
1737         /*
1738          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1739          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1740          *
1741          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1742          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1743          * to satisfy here.
1744          */
1745         rcu_read_lock();
1746         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1747         if (sd)
1748                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1749         rcu_read_unlock();
1750
1751         /*
1752          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1753          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1754          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1755          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1756          */
1757         if (unlikely(!sd)) {
1758                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1759                 return -EINVAL;
1760         }
1761
1762         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1763         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1764         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1765         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1766         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1767         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1768         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1769         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1770
1771         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1772         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1773
1774         /*
1775          * Look at other nodes in these cases:
1776          * - there is no space available on the preferred_nid
1777          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1778          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1779          *   we need to check other locations.
1780          */
1781         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1782                 for_each_online_node(nid) {
1783                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1784                                 continue;
1785
1786                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1787                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1788                                                 dist != env.dist) {
1789                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1790                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1791                         }
1792
1793                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1794                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1795                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1796                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1797                                 continue;
1798
1799                         env.dist = dist;
1800                         env.dst_nid = nid;
1801                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1802                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1803                 }
1804         }
1805
1806         /*
1807          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1808          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1809          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1810          * settle down.
1811          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1812          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1813          */
1814         if (p->numa_group) {
1815                 if (env.best_cpu == -1)
1816                         nid = env.src_nid;
1817                 else
1818                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1819
1820                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1821                         sched_setnuma(p, nid);
1822         }
1823
1824         /* No better CPU than the current one was found. */
1825         if (env.best_cpu == -1)
1826                 return -EAGAIN;
1827
1828         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1829         if (env.best_task == NULL) {
1830                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1831                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1832                 if (ret != 0)
1833                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1834                 return ret;
1835         }
1836
1837         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1838         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1839
1840         if (ret != 0)
1841                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1842         put_task_struct(env.best_task);
1843         return ret;
1844 }
1845
1846 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1847 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1848 {
1849         unsigned long interval = HZ;
1850
1851         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1852         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1853                 return;
1854
1855         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1856         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1857         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1858
1859         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1860         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1861                 return;
1862
1863         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1864         task_numa_migrate(p);
1865 }
1866
1867 /*
1868  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1869  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1870  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1871  * located.
1872  */
1873 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1874 {
1875         unsigned long faults, max_faults = 0;
1876         int nid, active_nodes = 0;
1877
1878         for_each_online_node(nid) {
1879                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1880                 if (faults > max_faults)
1881                         max_faults = faults;
1882         }
1883
1884         for_each_online_node(nid) {
1885                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1886                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1887                         active_nodes++;
1888         }
1889
1890         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1891         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1892 }
1893
1894 /*
1895  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1896  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1897  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1898  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1899  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1900  */
1901 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1902 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1903
1904 /*
1905  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1906  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1907  * the page accesses are shared with other processes.
1908  * Otherwise, decrease the scan period.
1909  */
1910 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1911                         unsigned long shared, unsigned long private)
1912 {
1913         unsigned int period_slot;
1914         int lr_ratio, ps_ratio;
1915         int diff;
1916
1917         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1918         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1919
1920         /*
1921          * If there were no record hinting faults then either the task is
1922          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1923          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1924          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1925          * node is overloaded. In either case, scan slower
1926          */
1927         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1928                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1929                         p->numa_scan_period << 1);
1930
1931                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1932                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1933
1934                 return;
1935         }
1936
1937         /*
1938          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1939          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1940          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1941          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1942          */
1943         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1944         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1945         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1946
1947         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1948                 /*
1949                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1950                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1951                  */
1952                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1953                 if (!slot)
1954                         slot = 1;
1955                 diff = slot * period_slot;
1956         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1957                 /*
1958                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1959                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1960                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1961                  */
1962                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1963                 if (!slot)
1964                         slot = 1;
1965                 diff = slot * period_slot;
1966         } else {
1967                 /*
1968                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1969                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1970                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1971                  */
1972                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1973                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1974         }
1975
1976         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1977                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1978         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1979 }
1980
1981 /*
1982  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1983  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1984  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1985  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1986  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1987  */
1988 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1989 {
1990         u64 runtime, delta, now;
1991         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1992         now = p->se.exec_start;
1993         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1994
1995         if (p->last_task_numa_placement) {
1996                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1997                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1998         } else {
1999                 delta = p->se.avg.load_sum;
2000                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2001         }
2002
2003         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2004         p->last_task_numa_placement = now;
2005
2006         return delta;
2007 }
2008
2009 /*
2010  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2011  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2012  * otherwise workloads might not converge.
2013  */
2014 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2015 {
2016         nodemask_t nodes;
2017         int dist;
2018
2019         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2020         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2021                 return nid;
2022
2023         /*
2024          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2025          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2026          * both the node itself, and on nearby nodes.
2027          */
2028         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2029                 unsigned long score, max_score = 0;
2030                 int node, max_node = nid;
2031
2032                 dist = sched_max_numa_distance;
2033
2034                 for_each_online_node(node) {
2035                         score = group_weight(p, node, dist);
2036                         if (score > max_score) {
2037                                 max_score = score;
2038                                 max_node = node;
2039                         }
2040                 }
2041                 return max_node;
2042         }
2043
2044         /*
2045          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2046          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2047          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2048          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2049          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2050          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2051          * keep the complexity of the search down.
2052          */
2053         nodes = node_online_map;
2054         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2055                 unsigned long max_faults = 0;
2056                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2057                 int a, b;
2058
2059                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2060                 if (!find_numa_distance(dist))
2061                         continue;
2062
2063                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2064                         unsigned long faults = 0;
2065                         nodemask_t this_group;
2066                         nodes_clear(this_group);
2067
2068                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2069                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2070                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2071                                         faults += group_faults(p, b);
2072                                         node_set(b, this_group);
2073                                         node_clear(b, nodes);
2074                                 }
2075                         }
2076
2077                         /* Remember the top group. */
2078                         if (faults > max_faults) {
2079                                 max_faults = faults;
2080                                 max_group = this_group;
2081                                 /*
2082                                  * subtle: at the smallest distance there is
2083                                  * just one node left in each "group", the
2084                                  * winner is the preferred nid.
2085                                  */
2086                                 nid = a;
2087                         }
2088                 }
2089                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2090                 if (!max_faults)
2091                         break;
2092                 nodes = max_group;
2093         }
2094         return nid;
2095 }
2096
2097 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2098 {
2099         int seq, nid, max_nid = -1;
2100         unsigned long max_faults = 0;
2101         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2102         unsigned long total_faults;
2103         u64 runtime, period;
2104         spinlock_t *group_lock = NULL;
2105
2106         /*
2107          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2108          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2109          * that the field is read in a single access:
2110          */
2111         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2112         if (p->numa_scan_seq == seq)
2113                 return;
2114         p->numa_scan_seq = seq;
2115         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2116
2117         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2118                        p->numa_faults_locality[1];
2119         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2120
2121         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2122         if (p->numa_group) {
2123                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2124                 spin_lock_irq(group_lock);
2125         }
2126
2127         /* Find the node with the highest number of faults */
2128         for_each_online_node(nid) {
2129                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2130                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2131                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2132                 int priv;
2133
2134                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2135                         long diff, f_diff, f_weight;
2136
2137                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2138                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2139                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2140                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2141
2142                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2143                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2144                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2145                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2146
2147                         /*
2148                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2149                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2150                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2151                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2152                          * faults are less important.
2153                          */
2154                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2155                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2156                                    (total_faults + 1);
2157                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2158                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2159
2160                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2161                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2162                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2163                         p->total_numa_faults += diff;
2164                         if (p->numa_group) {
2165                                 /*
2166                                  * safe because we can only change our own group
2167                                  *
2168                                  * mem_idx represents the offset for a given
2169                                  * nid and priv in a specific region because it
2170                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2171                                  */
2172                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2173                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2174                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2175                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2176                         }
2177                 }
2178
2179                 if (!p->numa_group) {
2180                         if (faults > max_faults) {
2181                                 max_faults = faults;
2182                                 max_nid = nid;
2183                         }
2184                 } else if (group_faults > max_faults) {
2185                         max_faults = group_faults;
2186                         max_nid = nid;
2187                 }
2188         }
2189
2190         if (p->numa_group) {
2191                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2192                 spin_unlock_irq(group_lock);
2193                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2194         }
2195
2196         if (max_faults) {
2197                 /* Set the new preferred node */
2198                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2199                         sched_setnuma(p, max_nid);
2200         }
2201
2202         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2203 }
2204
2205 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2206 {
2207         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2208 }
2209
2210 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2211 {
2212         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2213                 kfree_rcu(grp, rcu);
2214 }
2215
2216 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2217                         int *priv)
2218 {
2219         struct numa_group *grp, *my_grp;
2220         struct task_struct *tsk;
2221         bool join = false;
2222         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2223         int i;
2224
2225         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2226                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2227                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2228
2229                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2230                 if (!grp)
2231                         return;
2232
2233                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2234                 grp->active_nodes = 1;
2235                 grp->max_faults_cpu = 0;
2236                 spin_lock_init(&grp->lock);
2237                 grp->gid = p->pid;
2238                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2239                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2240                                                 nr_node_ids;
2241
2242                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2243                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2244
2245                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2246
2247                 grp->nr_tasks++;
2248                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2249         }
2250
2251         rcu_read_lock();
2252         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2253
2254         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2255                 goto no_join;
2256
2257         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2258         if (!grp)
2259                 goto no_join;
2260
2261         my_grp = p->numa_group;
2262         if (grp == my_grp)
2263                 goto no_join;
2264
2265         /*
2266          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2267          * the other task will join us.
2268          */
2269         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2270                 goto no_join;
2271
2272         /*
2273          * Tie-break on the grp address.
2274          */
2275         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2276                 goto no_join;
2277
2278         /* Always join threads in the same process. */
2279         if (tsk->mm == current->mm)
2280                 join = true;
2281
2282         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2283         if (flags & TNF_SHARED)
2284                 join = true;
2285
2286         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2287         *priv = !join;
2288
2289         if (join && !get_numa_group(grp))
2290                 goto no_join;
2291
2292         rcu_read_unlock();
2293
2294         if (!join)
2295                 return;
2296
2297         BUG_ON(irqs_disabled());
2298         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2299
2300         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2301                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2302                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2303         }
2304         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2305         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2306
2307         my_grp->nr_tasks--;
2308         grp->nr_tasks++;
2309
2310         spin_unlock(&my_grp->lock);
2311         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2312
2313         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2314
2315         put_numa_group(my_grp);
2316         return;
2317
2318 no_join:
2319         rcu_read_unlock();
2320         return;
2321 }
2322
2323 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2324 {
2325         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2326         void *numa_faults = p->numa_faults;
2327         unsigned long flags;
2328         int i;
2329
2330         if (grp) {
2331                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2332                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2333                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2334                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2335
2336                 grp->nr_tasks--;
2337                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2338                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2339                 put_numa_group(grp);
2340         }
2341
2342         p->numa_faults = NULL;
2343         kfree(numa_faults);
2344 }
2345
2346 /*
2347  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2348  */
2349 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2350 {
2351         struct task_struct *p = current;
2352         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2353         int cpu_node = task_node(current);
2354         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2355         struct numa_group *ng;
2356         int priv;
2357
2358         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2359                 return;
2360
2361         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2362         if (!p->mm)
2363                 return;
2364
2365         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2366         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2367                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2368                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2369
2370                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2371                 if (!p->numa_faults)
2372                         return;
2373
2374                 p->total_numa_faults = 0;
2375                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2376         }
2377
2378         /*
2379          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2380          * to be private if the accessing pid has not changed
2381          */
2382         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2383                 priv = 1;
2384         } else {
2385                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2386                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2387                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2388         }
2389
2390         /*
2391          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2392          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2393          * actively using should be counted as local. This allows the
2394          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2395          */
2396         ng = p->numa_group;
2397         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2398                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2399                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2400                 local = 1;
2401
2402         /*
2403          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2404          * previously failed, or the scheduler moved us.
2405          */
2406         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2407                 task_numa_placement(p);
2408                 numa_migrate_preferred(p);
2409         }
2410
2411         if (migrated)
2412                 p->numa_pages_migrated += pages;
2413         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2414                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2415
2416         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2417         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2418         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2419 }
2420
2421 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2422 {
2423         /*
2424          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2425          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2426          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2427          * much of an issue though, since this is just used for
2428          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2429          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2430          */
2431         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2432         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2433 }
2434
2435 /*
2436  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2437  * Triggered from task_tick_numa().
2438  */
2439 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2440 {
2441         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2442         struct task_struct *p = current;
2443         struct mm_struct *mm = p->mm;
2444         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2445         struct vm_area_struct *vma;
2446         unsigned long start, end;
2447         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2448         long pages, virtpages;
2449
2450         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2451
2452         work->next = work; /* protect against double add */
2453         /*
2454          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2455          *
2456          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2457          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2458          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2459          * work.
2460          */
2461         if (p->flags & PF_EXITING)
2462                 return;
2463
2464         if (!mm->numa_next_scan) {
2465                 mm->numa_next_scan = now +
2466                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2467         }
2468
2469         /*
2470          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2471          */
2472         migrate = mm->numa_next_scan;
2473         if (time_before(now, migrate))
2474                 return;
2475
2476         if (p->numa_scan_period == 0) {
2477                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2478                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2479         }
2480
2481         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2482         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2483                 return;
2484
2485         /*
2486          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2487          * the next time around.
2488          */
2489         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2490
2491         start = mm->numa_scan_offset;
2492         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2493         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2494         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2495         if (!pages)
2496                 return;
2497
2498
2499         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2500                 return;
2501         vma = find_vma(mm, start);
2502         if (!vma) {
2503                 reset_ptenuma_scan(p);
2504                 start = 0;
2505                 vma = mm->mmap;
2506         }
2507         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2508                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2509                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2510                         continue;
2511                 }
2512
2513                 /*
2514                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2515                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2516                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2517                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2518                  */
2519                 if (!vma->vm_mm ||
2520                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2521                         continue;
2522
2523                 /*
2524                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2525                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2526                  */
2527                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2528                         continue;
2529
2530                 do {
2531                         start = max(start, vma->vm_start);
2532                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2533                         end = min(end, vma->vm_end);
2534                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2535
2536                         /*
2537                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2538                          * hpages that have at least one present PTE that
2539                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2540                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2541                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2542                          * areas faster.
2543                          */
2544                         if (nr_pte_updates)
2545                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2546                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2547
2548                         start = end;
2549                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2550                                 goto out;
2551
2552                         cond_resched();
2553                 } while (end != vma->vm_end);
2554         }
2555
2556 out:
2557         /*
2558          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2559          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2560          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2561          * scanner to the start so check it now.
2562          */
2563         if (vma)
2564                 mm->numa_scan_offset = start;
2565         else
2566                 reset_ptenuma_scan(p);
2567         up_read(&mm->mmap_sem);
2568
2569         /*
2570          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2571          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2572          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2573          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2574          */
2575         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2576                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2577                 p->node_stamp += 32 * diff;
2578         }
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Drive the periodic memory faults..
2583  */
2584 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2585 {
2586         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2587         u64 period, now;
2588
2589         /*
2590          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2591          */
2592         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2593                 return;
2594
2595         /*
2596          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2597          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2598          * task needs to have done some actual work before we bother with
2599          * NUMA placement.
2600          */
2601         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2602         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2603
2604         if (now > curr->node_stamp + period) {
2605                 if (!curr->node_stamp)
2606                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2607                 curr->node_stamp += period;
2608
2609                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2610                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2611                         task_work_add(curr, work, true);
2612                 }
2613         }
2614 }
2615
2616 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2617 {
2618         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2619         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2620
2621         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2622                 return;
2623
2624         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2625                 return;
2626
2627         if (src_nid == dst_nid)
2628                 return;
2629
2630         /*
2631          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2632          * has completed. This is most likely due to a new task that
2633          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2634          */
2635         if (p->numa_scan_seq) {
2636                 /*
2637                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2638                  * node or if the task was not previously running on
2639                  * the preferred node.
2640                  */
2641                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2642                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2643                         return;
2644         }
2645
2646         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2647 }
2648
2649 #else
2650 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2651 {
2652 }
2653
2654 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2655 {
2656 }
2657
2658 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2659 {
2660 }
2661
2662 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2663 {
2664 }
2665
2666 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2667
2668 static void
2669 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2670 {
2671         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2672         if (!parent_entity(se))
2673                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2674 #ifdef CONFIG_SMP
2675         if (entity_is_task(se)) {
2676                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2677
2678                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2679                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2680         }
2681 #endif
2682         cfs_rq->nr_running++;
2683 }
2684
2685 static void
2686 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2687 {
2688         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2689         if (!parent_entity(se))
2690                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2691 #ifdef CONFIG_SMP
2692         if (entity_is_task(se)) {
2693                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2694                 list_del_init(&se->group_node);
2695         }
2696 #endif
2697         cfs_rq->nr_running--;
2698 }
2699
2700 /*
2701  * Signed add and clamp on underflow.
2702  *
2703  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2704  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2705  * values.
2706  */
2707 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2708         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2709         typeof(_val) val = (_val);                              \
2710         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2711                                                                 \
2712         res = var + val;                                        \
2713                                                                 \
2714         if (val < 0 && res > var)                               \
2715                 res = 0;                                        \
2716                                                                 \
2717         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2718 } while (0)
2719
2720 /*
2721  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2722  *
2723  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2724  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2725  * values.
2726  */
2727 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2728         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2729         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2730         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2731         res = var - val;                                        \
2732         if (res > var)                                          \
2733                 res = 0;                                        \
2734         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2735 } while (0)
2736
2737 #ifdef CONFIG_SMP
2738 static inline void
2739 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2740 {
2741         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2742
2743         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2744         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2745 }
2746
2747 static inline void
2748 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2749 {
2750         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2751
2752         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2753         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2754                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2755 }
2756
2757 static inline void
2758 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2759 {
2760         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2761         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2762 }
2763
2764 static inline void
2765 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2766 {
2767         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2768         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2769 }
2770 #else
2771 static inline void
2772 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2773 static inline void
2774 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2775 static inline void
2776 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2777 static inline void
2778 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2779 #endif
2780
2781 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2782                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2783 {
2784         if (se->on_rq) {
2785                 /* commit outstanding execution time */
2786                 if (cfs_rq->curr == se)
2787                         update_curr(cfs_rq);
2788                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2789                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2790         }
2791         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2792
2793         se->runnable_weight = runnable;
2794         update_load_set(&se->load, weight);
2795
2796 #ifdef CONFIG_SMP
2797         do {
2798                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2799
2800                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2801                 se->avg.runnable_load_avg =
2802                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2803         } while (0);
2804 #endif
2805
2806         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2807         if (se->on_rq) {
2808                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2809                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2810         }
2811 }
2812
2813 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2814 {
2815         struct sched_entity *se = &p->se;
2816         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2817         struct load_weight *load = &se->load;
2818         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2819
2820         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2821         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2822 }
2823
2824 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2825 #ifdef CONFIG_SMP
2826 /*
2827  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2828  * global sum we all love to hate.
2829  *
2830  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2831  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2832  *
2833  *                     tg->weight * grq->load.weight
2834  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2835  *                        \Sum grq->load.weight
2836  *
2837  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2838  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2839  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2840  *
2841  * So instead of the above, we substitute:
2842  *
2843  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2844  *
2845  * which yields the following:
2846  *
2847  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2848  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2849  *                              tg->load_avg
2850  *
2851  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2852  *
2853  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2854  *
2855  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2856  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2857  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2858  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2859  * yielding bad latency etc..
2860  *
2861  * Now, in that special case (1) reduces to:
2862  *
2863  *                     tg->weight * grq->load.weight
2864  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2865  *                          grp->load.weight
2866  *
2867  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2868  *
2869  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2870  * UP case, like:
2871  *
2872  *   ge->load.weight =
2873  *
2874  *              tg->weight * grq->load.weight
2875  *     ---------------------------------------------------         (5)
2876  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2877  *
2878  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2879  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2880  *
2881  *
2882  *                     tg->weight * grq->load.weight
2883  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2884  *                              tg_load_avg'
2885  *
2886  * Where:
2887  *
2888  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2889  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2890  *
2891  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2892  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2893  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2894  *
2895  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2896  *
2897  * hence icky!
2898  */
2899 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2900 {
2901         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2902         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2903
2904         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2905
2906         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2907
2908         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2909
2910         /* Ensure tg_weight >= load */
2911         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2912         tg_weight += load;
2913
2914         shares = (tg_shares * load);
2915         if (tg_weight)
2916                 shares /= tg_weight;
2917
2918         /*
2919          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2920          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2921          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2922          * the group on a CPU.
2923          *
2924          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2925          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2926          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2927          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2928          * instead of 0.
2929          */
2930         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2931 }
2932
2933 /*
2934  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2935  * the group entity weight calculated above.
2936  *
2937  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2938  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2939  * does not represent the runnable weight.
2940  *
2941  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2942  * runqueue:
2943  *
2944  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2945  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2946  *                                               grq->avg.load_avg
2947  *
2948  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2949  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2950  *
2951  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2952  *
2953  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2954  *              -----------------------------------------------------   (8)
2955  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2956  *
2957  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2958  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2959  */
2960 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2961 {
2962         long runnable, load_avg;
2963
2964         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2965                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2966
2967         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2968                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2969
2970         runnable *= shares;
2971         if (load_avg)
2972                 runnable /= load_avg;
2973
2974         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2975 }
2976 #endif /* CONFIG_SMP */
2977
2978 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2979
2980 /*
2981  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2982  * runqueue.
2983  */
2984 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2985 {
2986         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2987         long shares, runnable;
2988
2989         if (!gcfs_rq)
2990                 return;
2991
2992         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
2993                 return;
2994
2995 #ifndef CONFIG_SMP
2996         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
2997
2998         if (likely(se->load.weight == shares))
2999                 return;
3000 #else
3001         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3002         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3003 #endif
3004
3005         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3006 }
3007
3008 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3009 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3010 {
3011 }
3012 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3013
3014 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3015 {
3016         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3017
3018         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3019                 /*
3020                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3021                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3022                  * a real problem.
3023                  *
3024                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3025                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3026                  * number include things like RT tasks.
3027                  *
3028                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3029                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3030                  *
3031                  * See cpu_util().
3032                  */
3033                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3034         }
3035 }
3036
3037 #ifdef CONFIG_SMP
3038 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3039 /**
3040  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3041  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3042  * @force: update regardless of how small the difference
3043  *
3044  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3045  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3046  * considerations.
3047  *
3048  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3049  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3050  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3051  *
3052  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3053  */
3054 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3055 {
3056         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3057
3058         /*
3059          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3060          */
3061         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3062                 return;
3063
3064         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3065                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3066                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3067         }
3068 }
3069
3070 /*
3071  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3072  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3073  * including the state of rq->lock, should be made.
3074  */
3075 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3076                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3077 {
3078         u64 p_last_update_time;
3079         u64 n_last_update_time;
3080
3081         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3082                 return;
3083
3084         /*
3085          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3086          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3087          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3088          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3089          * the wakee more load sounds not bad.
3090          */
3091         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3092                 return;
3093
3094 #ifndef CONFIG_64BIT
3095         {
3096                 u64 p_last_update_time_copy;
3097                 u64 n_last_update_time_copy;
3098
3099                 do {
3100                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3101                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3102
3103                         smp_rmb();
3104
3105                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3106                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3107
3108                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3109                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3110         }
3111 #else
3112         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3113         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3114 #endif
3115         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3116         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3117 }
3118
3119
3120 /*
3121  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3122  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3123  * that for each group:
3124  *
3125  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3126  *
3127  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3128  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3129  *
3130  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3131  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3132  * their PELT windows aligned).
3133  *
3134  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3135  *
3136  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3137  *
3138  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3139  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3140  *
3141  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3142  *
3143  * And per (1) we have:
3144  *
3145  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3146  *
3147  * Which gives:
3148  *
3149  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3150  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3151  *                               grq->load.weight
3152  *
3153  * Except that is wrong!
3154  *
3155  * Because while for entities historical weight is not important and we
3156  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3157  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3158  *
3159  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3160  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3161  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3162  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3163  *
3164  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3165  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3166  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3167  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3168  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3169  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3170  *
3171  * So we'll have to approximate.. :/
3172  *
3173  * Given the constraint:
3174  *
3175  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3176  *
3177  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3178  * overlap.
3179  *
3180  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3181  *
3182  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3183  *
3184  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3185  *
3186  */
3187
3188 static inline void
3189 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3190 {
3191         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3192
3193         /* Nothing to update */
3194         if (!delta)
3195                 return;
3196
3197         /*
3198          * The relation between sum and avg is:
3199          *
3200          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3201          *
3202          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3203          */
3204
3205         /* Set new sched_entity's utilization */
3206         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3207         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3208
3209         /* Update parent cfs_rq utilization */
3210         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3211         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3212 }
3213
3214 static inline void
3215 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3216 {
3217         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3218         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3219         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3220         s64 delta_sum;
3221
3222         if (!runnable_sum)
3223                 return;
3224
3225         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3226
3227         if (runnable_sum >= 0) {
3228                 /*
3229                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3230                  * the CPU is saturated running == runnable.
3231                  */
3232                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3233                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3234         } else {
3235                 /*
3236                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3237                  * assuming all tasks are equally runnable.
3238                  */
3239                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3240                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3241                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3242                 }
3243
3244                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3245                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3246         }
3247
3248         /*
3249          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3250          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3251          * is not we rescale running_sum 1st
3252          */
3253         running_sum = se->avg.util_sum /
3254                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3255         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3256
3257         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3258         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3259
3260         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3261         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3262
3263         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3264         se->avg.load_avg = load_avg;
3265         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3266         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3267
3268         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3269         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3270         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3271         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3272
3273         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3274         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3275
3276         if (se->on_rq) {
3277                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3278                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3279         }
3280 }
3281
3282 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3283 {
3284         cfs_rq->propagate = 1;
3285         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3286 }
3287
3288 /* Update task and its cfs_rq load average */
3289 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3290 {
3291         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3292
3293         if (entity_is_task(se))
3294                 return 0;
3295
3296         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3297         if (!gcfs_rq->propagate)
3298                 return 0;
3299
3300         gcfs_rq->propagate = 0;
3301
3302         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3303
3304         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3305
3306         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3307         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3308
3309         return 1;
3310 }
3311
3312 /*
3313  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3314  * group_entity:
3315  */
3316 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3317 {
3318         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3319
3320         /*
3321          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3322          * decay it:
3323          */
3324         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3325                 return false;
3326
3327         /*
3328          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3329          * the utilization of the sched_entity:
3330          */
3331         if (gcfs_rq->propagate)
3332                 return false;
3333
3334         /*
3335          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3336          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3337          * waste of time to try to decay it:
3338          */
3339         return true;
3340 }
3341
3342 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3343
3344 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3345
3346 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3347 {
3348         return 0;
3349 }
3350
3351 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3352
3353 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3354
3355 /**
3356  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3357  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3358  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3359  *
3360  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3361  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3362  * post_init_entity_util_avg().
3363  *
3364  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3365  *
3366  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3367  *
3368  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3369  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3370  */
3371 static inline int
3372 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3373 {
3374         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3375         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3376         int decayed = 0;
3377
3378         if (cfs_rq->removed.nr) {
3379                 unsigned long r;
3380                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3381
3382                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3383                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3384                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3385                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3386                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3387                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3388
3389                 r = removed_load;
3390                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3391                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3392
3393                 r = removed_util;
3394                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3395                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3396
3397                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3398
3399                 decayed = 1;
3400         }
3401
3402         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3403
3404 #ifndef CONFIG_64BIT
3405         smp_wmb();
3406         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3407 #endif
3408
3409         if (decayed)
3410                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3411
3412         return decayed;
3413 }
3414
3415 /**
3416  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3417  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3418  * @se: sched_entity to attach
3419  * @flags: migration hints
3420  *
3421  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3422  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3423  */
3424 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3425 {
3426         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3427
3428         /*
3429          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3430          * window because without that, really weird and wonderful things can
3431          * happen.
3432          *
3433          * XXX illustrate
3434          */
3435         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3436         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3437
3438         /*
3439          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3440          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3441          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3442          * _sum a little.
3443          */
3444         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3445
3446         se->avg.load_sum = divider;
3447         if (se_weight(se)) {
3448                 se->avg.load_sum =
3449                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3450         }
3451
3452         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3453
3454         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3455         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3456         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3457
3458         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3459
3460         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3461 }
3462
3463 /**
3464  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3465  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3466  * @se: sched_entity to detach
3467  *
3468  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3469  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3470  */
3471 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3472 {
3473         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3474         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3475         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3476
3477         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3478
3479         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3480 }
3481
3482 /*
3483  * Optional action to be done while updating the load average
3484  */
3485 #define UPDATE_TG       0x1
3486 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3487 #define DO_ATTACH       0x4
3488
3489 /* Update task and its cfs_rq load average */
3490 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3491 {
3492         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3493         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3494         int cpu = cpu_of(rq);
3495         int decayed;
3496
3497         /*
3498          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3499          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3500          */
3501         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3502                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3503
3504         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3505         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3506
3507         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3508
3509                 /*
3510                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3511                  * !last_update_time means we've passed through
3512                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3513                  *
3514                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3515                  */
3516                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3517                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3518
3519         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3520                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3521 }
3522
3523 #ifndef CONFIG_64BIT
3524 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3525 {
3526         u64 last_update_time_copy;
3527         u64 last_update_time;
3528
3529         do {
3530                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3531                 smp_rmb();
3532                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3533         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3534
3535         return last_update_time;
3536 }
3537 #else
3538 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3539 {
3540         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3541 }
3542 #endif
3543
3544 /*
3545  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3546  * the previous rq.
3547  */
3548 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3549 {
3550         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3551         u64 last_update_time;
3552
3553         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3554         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3555 }
3556
3557 /*
3558  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3559  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3560  */
3561 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3562 {
3563         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3564         unsigned long flags;
3565
3566         /*
3567          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3568          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3569          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3570          *
3571          * Similarly for groups, they will have passed through
3572          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3573          * calls this.
3574          */
3575
3576         sync_entity_load_avg(se);
3577
3578         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3579         ++cfs_rq->removed.nr;
3580         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3581         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3582         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3583         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3584 }
3585
3586 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3587 {
3588         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3589 }
3590
3591 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3592 {
3593         return cfs_rq->avg.load_avg;
3594 }
3595
3596 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3597
3598 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3599 {
3600         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3601 }
3602
3603 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3604 {
3605         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3606
3607         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3608 }
3609
3610 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3611 {
3612         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3613 }
3614
3615 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3616                                     struct task_struct *p)
3617 {
3618         unsigned int enqueued;
3619
3620         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3621                 return;
3622
3623         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3624         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3625         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3626         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3627 }
3628
3629 /*
3630  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3631  * based on the observation that:
3632  *
3633  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3634  *
3635  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3636  */
3637 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3638 {
3639         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3640 }
3641
3642 static void
3643 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3644 {
3645         long last_ewma_diff;
3646         struct util_est ue;
3647
3648         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3649                 return;
3650
3651         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3652         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3653         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3654                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3655         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3656
3657         /*
3658          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3659          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3660          */
3661         if (!task_sleep)
3662                 return;
3663
3664         /*
3665          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3666          * skip the util_est update.
3667          */
3668         ue = p->se.avg.util_est;
3669         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3670                 return;
3671
3672         /*
3673          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3674          * already ~1% close to its last activation value.
3675          */
3676         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3677         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3678         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3679                 return;
3680
3681         /*
3682          * Update Task's estimated utilization
3683          *
3684          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3685          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3686          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3687          * Weighted Moving Average (EWMA):
3688          *
3689          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3690          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3691          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3692          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3693          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3694          *
3695          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3696          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3697          */
3698         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3699         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3700         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3701         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3702 }
3703
3704 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3705 {
3706         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3707 }
3708
3709 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3710 {
3711         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3712                 return;
3713
3714         if (!p) {
3715                 rq->misfit_task_load = 0;
3716                 return;
3717         }
3718
3719         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3720                 rq->misfit_task_load = 0;
3721                 return;
3722         }
3723
3724         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3725 }
3726
3727 #else /* CONFIG_SMP */
3728
3729 #define UPDATE_TG       0x0
3730 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3731 #define DO_ATTACH       0x0
3732
3733 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3734 {
3735         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3736 }
3737
3738 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3739
3740 static inline void
3741 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3742 static inline void
3743 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3744
3745 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3746 {
3747         return 0;
3748 }
3749
3750 static inline void
3751 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3752
3753 static inline void
3754 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3755                  bool task_sleep) {}
3756 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3757
3758 #endif /* CONFIG_SMP */
3759
3760 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3761 {
3762 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3763         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3764
3765         if (d < 0)
3766                 d = -d;
3767
3768         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3769                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3770 #endif
3771 }
3772
3773 static void
3774 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3775 {
3776         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3777
3778         /*
3779          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3780          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3781          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3782          * stays open at the end.
3783          */
3784         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3785                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3786
3787         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3788         if (!initial) {
3789                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3790
3791                 /*
3792                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3793                  * for a gentler effect of sleepers:
3794                  */
3795                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3796                         thresh >>= 1;
3797
3798                 vruntime -= thresh;
3799         }
3800
3801         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3802         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3803 }
3804
3805 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3806
3807 static inline void check_schedstat_required(void)
3808 {
3809 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3810         if (schedstat_enabled())
3811                 return;
3812
3813         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3814         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3815                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3816                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3817                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3818                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3819                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3820                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3821                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3822                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3823         }
3824 #endif
3825 }
3826
3827
3828 /*
3829  * MIGRATION
3830  *
3831  *      dequeue
3832  *        update_curr()
3833  *          update_min_vruntime()
3834  *        vruntime -= min_vruntime
3835  *
3836  *      enqueue
3837  *        update_curr()
3838  *          update_min_vruntime()
3839  *        vruntime += min_vruntime
3840  *
3841  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3842  * min_vruntime are up-to-date.
3843  *
3844  * WAKEUP (remote)
3845  *
3846  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3847  *        vruntime -= min_vruntime
3848  *
3849  *      enqueue
3850  *        update_curr()
3851  *          update_min_vruntime()
3852  *        vruntime += min_vruntime
3853  *
3854  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3855  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3856  */
3857
3858 static void
3859 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3860 {
3861         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3862         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3863
3864         /*
3865          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3866          * update_curr().
3867          */
3868         if (renorm && curr)
3869                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3870
3871         update_curr(cfs_rq);
3872
3873         /*
3874          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3875          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3876          * placed in the past could significantly boost this task to the
3877          * fairness detriment of existing tasks.
3878          */
3879         if (renorm && !curr)
3880                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3881
3882         /*
3883          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3884          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3885          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3886          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3887          *     its group cfs_rq
3888          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3889          */
3890         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3891         update_cfs_group(se);
3892         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3893         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3894
3895         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3896                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3897
3898         check_schedstat_required();
3899         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3900         check_spread(cfs_rq, se);
3901         if (!curr)
3902                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3903         se->on_rq = 1;
3904
3905         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3906                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3907                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3908         }
3909 }
3910
3911 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3912 {
3913         for_each_sched_entity(se) {
3914                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3915                 if (cfs_rq->last != se)
3916                         break;
3917
3918                 cfs_rq->last = NULL;
3919         }
3920 }
3921
3922 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3923 {
3924         for_each_sched_entity(se) {
3925                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3926                 if (cfs_rq->next != se)
3927                         break;
3928
3929                 cfs_rq->next = NULL;
3930         }
3931 }
3932
3933 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3934 {
3935         for_each_sched_entity(se) {
3936                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3937                 if (cfs_rq->skip != se)
3938                         break;
3939
3940                 cfs_rq->skip = NULL;
3941         }
3942 }
3943
3944 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3945 {
3946         if (cfs_rq->last == se)
3947                 __clear_buddies_last(se);
3948
3949         if (cfs_rq->next == se)
3950                 __clear_buddies_next(se);
3951
3952         if (cfs_rq->skip == se)
3953                 __clear_buddies_skip(se);
3954 }
3955
3956 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3957
3958 static void
3959 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3960 {
3961         /*
3962          * Update run-time statistics of the 'current'.
3963          */
3964         update_curr(cfs_rq);
3965
3966         /*
3967          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3968          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3969          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3970          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3971          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3972          *     of its group cfs_rq.
3973          */
3974         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3975         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3976
3977         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3978
3979         clear_buddies(cfs_rq, se);
3980
3981         if (se != cfs_rq->curr)
3982                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3983         se->on_rq = 0;
3984         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3985
3986         /*
3987          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3988          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3989          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3990          * can move min_vruntime forward still more.
3991          */
3992         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3993                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3994
3995         /* return excess runtime on last dequeue */
3996         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3997
3998         update_cfs_group(se);
3999
4000         /*
4001          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4002          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4003          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4004          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4005          */
4006         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4007                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4012  */
4013 static void
4014 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4015 {
4016         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4017         struct sched_entity *se;
4018         s64 delta;
4019
4020         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4021         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4022         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4023                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4024                 /*
4025                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4026                  * re-elected due to buddy favours.
4027                  */
4028                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4029                 return;
4030         }
4031
4032         /*
4033          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4034          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4035          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4036          */
4037         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4038                 return;
4039
4040         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4041         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4042
4043         if (delta < 0)
4044                 return;
4045
4046         if (delta > ideal_runtime)
4047                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4048 }
4049
4050 static void
4051 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4052 {
4053         /* 'current' is not kept within the tree. */
4054         if (se->on_rq) {
4055                 /*
4056                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4057                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4058                  * runqueue.
4059                  */
4060                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4061                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4062                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4063         }
4064
4065         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4066         cfs_rq->curr = se;
4067
4068         /*
4069          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4070          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4071          * when there are only lesser-weight tasks around):
4072          */
4073         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4074                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4075                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4076                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4077         }
4078
4079         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4080 }
4081
4082 static int
4083 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4084
4085 /*
4086  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4087  * 1) keep things fair between processes/task groups
4088  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4089  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4090  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4091  */
4092 static struct sched_entity *
4093 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4094 {
4095         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4096         struct sched_entity *se;
4097
4098         /*
4099          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4100          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4101          */
4102         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4103                 left = curr;
4104
4105         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4106
4107         /*
4108          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4109          * be done without getting too unfair.
4110          */
4111         if (cfs_rq->skip == se) {
4112                 struct sched_entity *second;
4113
4114                 if (se == curr) {
4115                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4116                 } else {
4117                         second = __pick_next_entity(se);
4118                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4119                                 second = curr;
4120                 }
4121
4122                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4123                         se = second;
4124         }
4125
4126         /*
4127          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4128          */
4129         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4130                 se = cfs_rq->last;
4131
4132         /*
4133          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4134          */
4135         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4136                 se = cfs_rq->next;
4137
4138         clear_buddies(cfs_rq, se);
4139
4140         return se;
4141 }
4142
4143 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4144
4145 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4146 {
4147         /*
4148          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4149          * was not called and update_curr() has to be done:
4150          */
4151         if (prev->on_rq)
4152                 update_curr(cfs_rq);
4153
4154         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4155         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4156
4157         check_spread(cfs_rq, prev);
4158
4159         if (prev->on_rq) {
4160                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4161                 /* Put 'current' back into the tree. */
4162                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4163                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4164                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4165         }
4166         cfs_rq->curr = NULL;
4167 }
4168
4169 static void
4170 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4171 {
4172         /*
4173          * Update run-time statistics of the 'current'.
4174          */
4175         update_curr(cfs_rq);
4176
4177         /*
4178          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4179          */
4180         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4181         update_cfs_group(curr);
4182
4183 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4184         /*
4185          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4186          * validating it and just reschedule.
4187          */
4188         if (queued) {
4189                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4190                 return;
4191         }
4192         /*
4193          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4194          */
4195         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4196                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4197                 return;
4198 #endif
4199
4200         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4201                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4202 }
4203
4204
4205 /**************************************************
4206  * CFS bandwidth control machinery
4207  */
4208
4209 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4210
4211 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4212 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4213
4214 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4215 {
4216         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4217 }
4218
4219 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4220 {
4221         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4222 }
4223
4224 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4225 {
4226         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4227 }
4228 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4229 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4230 {
4231         return true;
4232 }
4233
4234 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4235 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4236 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4237
4238 /*
4239  * default period for cfs group bandwidth.
4240  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4241  */
4242 static inline u64 default_cfs_period(void)
4243 {
4244         return 100000000ULL;
4245 }
4246
4247 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4248 {
4249         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4250 }
4251
4252 /*
4253  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4254  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4255  * additional synchronization around rq->lock.
4256  *
4257  * requires cfs_b->lock
4258  */
4259 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4260 {
4261         u64 now;
4262
4263         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4264                 return;
4265
4266         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4267         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4268         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4269         cfs_b->expires_seq++;
4270 }
4271
4272 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4273 {
4274         return &tg->cfs_bandwidth;
4275 }
4276
4277 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4278 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4279 {
4280         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4281                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4282
4283         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4284 }
4285
4286 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4287 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4288 {
4289         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4290         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4291         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4292         int expires_seq;
4293
4294         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4295         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4296
4297         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4298         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4299                 amount = min_amount;
4300         else {
4301                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4302
4303                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4304                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4305                         cfs_b->runtime -= amount;
4306                         cfs_b->idle = 0;
4307                 }
4308         }
4309         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4310         expires = cfs_b->runtime_expires;
4311         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4312
4313         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4314         /*
4315          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4316          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4317          * issued.
4318          */
4319         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4320                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4321                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4322         }
4323
4324         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4329  * fact that rq->clock snapshots this value.
4330  */
4331 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4332 {
4333         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4334
4335         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4336         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4337                 return;
4338
4339         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4340                 return;
4341
4342         /*
4343          * If the local deadline has passed we have to consider the
4344          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4345          * has not truly expired.
4346          *
4347          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4348          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4349          */
4350         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4351                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4352                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4353         } else {
4354                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4355                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4356         }
4357 }
4358
4359 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4360 {
4361         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4362         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4363         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4364
4365         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4366                 return;
4367
4368         /*
4369          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4370          * hierarchy can be throttled
4371          */
4372         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4373                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4374 }
4375
4376 static __always_inline
4377 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4378 {
4379         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4380                 return;
4381
4382         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4383 }
4384
4385 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4386 {
4387         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4388 }
4389
4390 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4391 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4392 {
4393         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4394 }
4395
4396 /*
4397  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4398  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4399  * load-balance operations.
4400  */
4401 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4402                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4403 {
4404         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4405
4406         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4407         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4408
4409         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4410                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4411 }
4412
4413 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4414 {
4415         struct rq *rq = data;
4416         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4417
4418         cfs_rq->throttle_count--;
4419         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4420                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4421                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4422                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4423         }
4424
4425         return 0;
4426 }
4427
4428 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4429 {
4430         struct rq *rq = data;
4431         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4432
4433         /* group is entering throttled state, stop time */
4434         if (!cfs_rq->throttle_count)
4435                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4436         cfs_rq->throttle_count++;
4437
4438         return 0;
4439 }
4440
4441 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4442 {
4443         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4444         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4445         struct sched_entity *se;
4446         long task_delta, dequeue = 1;
4447         bool empty;
4448
4449         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4450
4451         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4452         rcu_read_lock();
4453         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4454         rcu_read_unlock();
4455
4456         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4457         for_each_sched_entity(se) {
4458                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4459                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4460                 if (!se->on_rq)
4461                         break;
4462
4463                 if (dequeue)
4464                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4465                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4466
4467                 if (qcfs_rq->load.weight)
4468                         dequeue = 0;
4469         }
4470
4471         if (!se)
4472                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4473
4474         cfs_rq->throttled = 1;
4475         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4476         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4477         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4478
4479         /*
4480          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4481          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4482          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4483          */
4484         if (cfs_b->distribute_running)
4485                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4486         else
4487                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4488
4489         /*
4490          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4491          * timer is running.
4492          */
4493         if (empty)
4494                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4495
4496         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4497 }
4498
4499 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4500 {
4501         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4502         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4503         struct sched_entity *se;
4504         int enqueue = 1;
4505         long task_delta;
4506
4507         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4508
4509         cfs_rq->throttled = 0;
4510
4511         update_rq_clock(rq);
4512
4513         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4514         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4515         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4516         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4517
4518         /* update hierarchical throttle state */
4519         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4520
4521         if (!cfs_rq->load.weight)
4522                 return;
4523
4524         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4525         for_each_sched_entity(se) {
4526                 if (se->on_rq)
4527                         enqueue = 0;
4528
4529                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4530                 if (enqueue)
4531                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4532                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4533
4534                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4535                         break;
4536         }
4537
4538         if (!se)
4539                 add_nr_running(rq, task_delta);
4540
4541         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4542         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4543                 resched_curr(rq);
4544 }
4545
4546 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4547                 u64 remaining, u64 expires)
4548 {
4549         struct cfs_rq *cfs_rq;
4550         u64 runtime;
4551         u64 starting_runtime = remaining;
4552
4553         rcu_read_lock();
4554         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4555                                 throttled_list) {
4556                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4557                 struct rq_flags rf;
4558
4559                 rq_lock(rq, &rf);
4560                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4561                         goto next;
4562
4563                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4564                 if (runtime > remaining)
4565                         runtime = remaining;
4566                 remaining -= runtime;
4567
4568                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4569                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4570
4571                 /* we check whether we're throttled above */
4572                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4573                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4574
4575 next:
4576                 rq_unlock(rq, &rf);
4577
4578                 if (!remaining)
4579                         break;
4580         }
4581         rcu_read_unlock();
4582
4583         return starting_runtime - remaining;
4584 }
4585
4586 /*
4587  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4588  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4589  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4590  * used to track this state.
4591  */
4592 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4593 {
4594         u64 runtime, runtime_expires;
4595         int throttled;
4596
4597         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4598         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4599                 goto out_deactivate;
4600
4601         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4602         cfs_b->nr_periods += overrun;
4603
4604         /*
4605          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4606          * we're going inactive then everything else can be deferred
4607          */
4608         if (cfs_b->idle && !throttled)
4609                 goto out_deactivate;
4610
4611         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4612
4613         if (!throttled) {
4614                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4615                 cfs_b->idle = 1;
4616                 return 0;
4617         }
4618
4619         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4620         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4621
4622         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4623
4624         /*
4625          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4626          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4627          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4628          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4629          * only by limited amounts in that extreme case.
4630          */
4631         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4632                 runtime = cfs_b->runtime;
4633                 cfs_b->distribute_running = 1;
4634                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4635                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4636                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4637                                                  runtime_expires);
4638                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4639
4640                 cfs_b->distribute_running = 0;
4641                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4642
4643                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4644         }
4645
4646         /*
4647          * While we are ensured activity in the period following an
4648          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4649          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4650          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4651          */
4652         cfs_b->idle = 0;
4653
4654         return 0;
4655
4656 out_deactivate:
4657         return 1;
4658 }
4659
4660 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4661 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4662 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4663 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4664 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4665 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4666
4667 /*
4668  * Are we near the end of the current quota period?
4669  *
4670  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4671  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4672  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4673  */
4674 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4675 {
4676         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4677         u64 remaining;
4678
4679         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4680         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4681                 return 1;
4682
4683         /* is a quota refresh about to occur? */
4684         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4685         if (remaining < min_expire)
4686                 return 1;
4687
4688         return 0;
4689 }
4690
4691 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4692 {
4693         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4694
4695         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4696         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4697                 return;
4698
4699         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4700                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4701                         HRTIMER_MODE_REL);
4702 }
4703
4704 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4705 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4706 {
4707         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4708         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4709
4710         if (slack_runtime <= 0)
4711                 return;
4712
4713         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4714         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4715             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4716                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4717
4718                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4719                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4720                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4721                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4722         }
4723         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4724
4725         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4726         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4727 }
4728
4729 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4730 {
4731         if (!cfs_bandwidth_used())
4732                 return;
4733
4734         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4735                 return;
4736
4737         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4738 }
4739
4740 /*
4741  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4742  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4743  */
4744 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4745 {
4746         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4747         u64 expires;
4748
4749         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4750         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4751         if (cfs_b->distribute_running) {
4752                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4753                 return;
4754         }
4755
4756         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4757                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4758                 return;
4759         }
4760
4761         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4762                 runtime = cfs_b->runtime;
4763
4764         expires = cfs_b->runtime_expires;
4765         if (runtime)
4766                 cfs_b->distribute_running = 1;
4767
4768         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4769
4770         if (!runtime)
4771                 return;
4772
4773         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4774
4775         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4776         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4777                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4778         cfs_b->distribute_running = 0;
4779         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4780 }
4781
4782 /*
4783  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4784  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4785  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4786  */
4787 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4788 {
4789         if (!cfs_bandwidth_used())
4790                 return;
4791
4792         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4793         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4794                 return;
4795
4796         /* ensure the group is not already throttled */
4797         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4798                 return;
4799
4800         /* update runtime allocation */
4801         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4802         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4803                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4804 }
4805
4806 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4807 {
4808         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4809
4810         if (!cfs_bandwidth_used())
4811                 return;
4812
4813         if (!tg->parent)
4814                 return;
4815
4816         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4817         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4818
4819         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4820         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4821 }
4822
4823 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4824 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4825 {
4826         if (!cfs_bandwidth_used())
4827                 return false;
4828
4829         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4830                 return false;
4831
4832         /*
4833          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4834          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4835          */
4836         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4837                 return true;
4838
4839         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4840         return true;
4841 }
4842
4843 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4844 {
4845         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4846                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4847
4848         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4849
4850         return HRTIMER_NORESTART;
4851 }
4852
4853 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4854 {
4855         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4856                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4857         int overrun;
4858         int idle = 0;
4859
4860         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4861         for (;;) {
4862                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4863                 if (!overrun)
4864                         break;
4865
4866                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4867         }
4868         if (idle)
4869                 cfs_b->period_active = 0;
4870         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4871
4872         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4873 }
4874
4875 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4876 {
4877         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4878         cfs_b->runtime = 0;
4879         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4880         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4881
4882         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4883         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4884         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4885         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4886         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4887         cfs_b->distribute_running = 0;
4888 }
4889
4890 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4891 {
4892         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4893         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4894 }
4895
4896 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4897 {
4898         u64 overrun;
4899
4900         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4901
4902         if (cfs_b->period_active)
4903                 return;
4904
4905         cfs_b->period_active = 1;
4906         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4907         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4908         cfs_b->expires_seq++;
4909         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4910 }
4911
4912 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4913 {
4914         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4915         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4916                 return;
4917
4918         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4919         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4920 }
4921
4922 /*
4923  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4924  *
4925  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4926  * bits doesn't do much.
4927  */
4928
4929 /* cpu online calback */
4930 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4931 {
4932         struct task_group *tg;
4933
4934         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4935
4936         rcu_read_lock();
4937         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4938                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4939                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4940
4941                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4942                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4943                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4944         }
4945         rcu_read_unlock();
4946 }
4947
4948 /* cpu offline callback */
4949 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4950 {
4951         struct task_group *tg;
4952
4953         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4954
4955         rcu_read_lock();
4956         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4957                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4958
4959                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4960                         continue;
4961
4962                 /*
4963                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4964                  * there's some valid quota amount
4965                  */
4966                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4967                 /*
4968                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
4969                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4970                  */
4971                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4972
4973                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4974                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4975         }
4976         rcu_read_unlock();
4977 }
4978
4979 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4980 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4981 {
4982         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4983 }
4984
4985 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4986 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4987 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4988 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4989 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4990
4991 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4992 {
4993         return 0;
4994 }
4995
4996 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4997 {
4998         return 0;
4999 }
5000
5001 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5002                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5003 {
5004         return 0;
5005 }
5006
5007 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5008
5009 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5010 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5011 #endif
5012
5013 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5014 {
5015         return NULL;
5016 }
5017 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5018 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5019 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5020
5021 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5022
5023 /**************************************************
5024  * CFS operations on tasks:
5025  */
5026
5027 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5028 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5029 {
5030         struct sched_entity *se = &p->se;
5031         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5032
5033         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5034
5035         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5036                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5037                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5038                 s64 delta = slice - ran;
5039
5040                 if (delta < 0) {
5041                         if (rq->curr == p)
5042                                 resched_curr(rq);
5043                         return;
5044                 }
5045                 hrtick_start(rq, delta);
5046         }
5047 }
5048
5049 /*
5050  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5051  * current task is from our class and nr_running is low enough
5052  * to matter.
5053  */
5054 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5055 {
5056         struct task_struct *curr = rq->curr;
5057
5058         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5059                 return;
5060
5061         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5062                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5063 }
5064 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5065 static inline void
5066 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5067 {
5068 }
5069
5070 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5071 {
5072 }
5073 #endif
5074
5075 /*
5076  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5077  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5078  * then put the task into the rbtree:
5079  */
5080 static void
5081 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5082 {
5083         struct cfs_rq *cfs_rq;
5084         struct sched_entity *se = &p->se;
5085
5086         /*
5087          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5088          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5089          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5090          * estimated utilization, before we update schedutil.
5091          */
5092         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5093
5094         /*
5095          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5096          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5097          * passed.
5098          */
5099         if (p->in_iowait)
5100                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5101
5102         for_each_sched_entity(se) {
5103                 if (se->on_rq)
5104                         break;
5105                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5106                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5107
5108                 /*
5109                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5110                  *
5111                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5112                  * post the final h_nr_running increment below.
5113                  */
5114                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5115                         break;
5116                 cfs_rq->h_nr_running++;
5117
5118                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5119         }
5120
5121         for_each_sched_entity(se) {
5122                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5123                 cfs_rq->h_nr_running++;
5124
5125                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5126                         break;
5127
5128                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5129                 update_cfs_group(se);
5130         }
5131
5132         if (!se)
5133                 add_nr_running(rq, 1);
5134
5135         hrtick_update(rq);
5136 }
5137
5138 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5139
5140 /*
5141  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5142  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5143  * update the fair scheduling stats:
5144  */
5145 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5146 {
5147         struct cfs_rq *cfs_rq;
5148         struct sched_entity *se = &p->se;
5149         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5150
5151         for_each_sched_entity(se) {
5152                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5153                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5154
5155                 /*
5156                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5157                  *
5158                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5159                  * post the final h_nr_running decrement below.
5160                 */
5161                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5162                         break;
5163                 cfs_rq->h_nr_running--;
5164
5165                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5166                 if (cfs_rq->load.weight) {
5167                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5168                         se = parent_entity(se);
5169                         /*
5170                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5171                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5172                          */
5173                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5174                                 set_next_buddy(se);
5175                         break;
5176                 }
5177                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5178         }
5179
5180         for_each_sched_entity(se) {
5181                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5182                 cfs_rq->h_nr_running--;
5183
5184                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5185                         break;
5186
5187                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5188                 update_cfs_group(se);
5189         }
5190
5191         if (!se)
5192                 sub_nr_running(rq, 1);
5193
5194         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5195         hrtick_update(rq);
5196 }
5197
5198 #ifdef CONFIG_SMP
5199
5200 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5201 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5202 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5203
5204 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5205 /*
5206  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5207  */
5208
5209 /*
5210  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5211  *
5212  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5213  *
5214  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5215  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5216  *
5217  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5218  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5219  *
5220  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5221  *
5222  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5223  *
5224  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5225  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5226  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5227  * fixed_power_int())
5228  *
5229  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5230  */
5231 #define DEGRADE_SHIFT           7
5232
5233 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5234 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5235         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5236         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5237         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5238         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5239         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5240 };
5241
5242 /*
5243  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5244  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5245  * adding any new load.
5246  */
5247 static unsigned long
5248 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5249 {
5250         int j = 0;
5251
5252         if (!missed_updates)
5253                 return load;
5254
5255         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5256                 return 0;
5257
5258         if (idx == 1)
5259                 return load >> missed_updates;
5260
5261         while (missed_updates) {
5262                 if (missed_updates % 2)
5263                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5264
5265                 missed_updates >>= 1;
5266                 j++;
5267         }
5268         return load;
5269 }
5270
5271 static struct {
5272         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5273         atomic_t nr_cpus;
5274         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5275         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5276         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5277 } nohz ____cacheline_aligned;
5278
5279 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5280
5281 /**
5282  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5283  * @this_rq: The rq to update statistics for
5284  * @this_load: The current load
5285  * @pending_updates: The number of missed updates
5286  *
5287  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5288  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5289  *
5290  * This function computes a decaying average:
5291  *
5292  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5293  *
5294  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5295  * the @pending_updates argument.
5296  *
5297  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5298  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5299  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5300  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5301  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5302  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5303  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5304  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5305  *
5306  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5307  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5308  *
5309  * For regular NOHZ, this reduces to:
5310  *
5311  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5312  *
5313  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5314  * term.
5315  */
5316 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5317                             unsigned long pending_updates)
5318 {
5319         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5320         int i, scale;
5321
5322         this_rq->nr_load_updates++;
5323
5324         /* Update our load: */
5325         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5326         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5327                 unsigned long old_load, new_load;
5328
5329                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5330
5331                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5332 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5333                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5334                 if (tickless_load) {
5335                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5336                         /*
5337                          * old_load can never be a negative value because a
5338                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5339                          * original tickless_load.
5340                          */
5341                         old_load += tickless_load;
5342                 }
5343 #endif
5344                 new_load = this_load;
5345                 /*
5346                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5347                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5348                  * example.
5349                  */
5350                 if (new_load > old_load)
5351                         new_load += scale - 1;
5352
5353                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5354         }
5355 }
5356
5357 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5358 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5359 {
5360         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5361 }
5362
5363 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5364 /*
5365  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5366  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5367  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5368  *
5369  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5370  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5371  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5372  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5373  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5374  *
5375  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5376  */
5377
5378 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5379                                  unsigned long curr_jiffies,
5380                                  unsigned long load)
5381 {
5382         unsigned long pending_updates;
5383
5384         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5385         if (pending_updates) {
5386                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5387                 /*
5388                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5389                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5390                  * its weighted load.
5391                  */
5392                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5393         }
5394 }
5395
5396 /*
5397  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5398  * idle balance.
5399  */
5400 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5401 {
5402         /*
5403          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5404          */
5405         if (weighted_cpuload(this_rq))
5406                 return;
5407
5408         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5409 }
5410
5411 /*
5412  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5413  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5414  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5415  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5416  */
5417 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5418 {
5419         struct rq *this_rq = this_rq();
5420
5421         /*
5422          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5423          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5424          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5425          */
5426         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5427 }
5428
5429 /*
5430  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5431  */
5432 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5433 {
5434         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5435         struct rq *this_rq = this_rq();
5436         unsigned long load;
5437         struct rq_flags rf;
5438
5439         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5440                 return;
5441
5442         load = weighted_cpuload(this_rq);
5443         rq_lock(this_rq, &rf);
5444         update_rq_clock(this_rq);
5445         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5446         rq_unlock(this_rq, &rf);
5447 }
5448 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5449 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5450                                         unsigned long curr_jiffies,
5451                                         unsigned long load) { }
5452 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5453
5454 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5455 {
5456 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5457         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5458         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5459 #endif
5460         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5461 }
5462
5463 /*
5464  * Called from scheduler_tick()
5465  */
5466 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5467 {
5468         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5469
5470         if (tick_nohz_tick_stopped())
5471                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5472         else
5473                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5474 }
5475
5476 /*
5477  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5478  * according to the scheduling class and "nice" value.
5479  *
5480  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5481  * balance conservatively.
5482  */
5483 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5484 {
5485         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5486         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5487
5488         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5489                 return total;
5490
5491         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5492 }
5493
5494 /*
5495  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5496  * according to the scheduling class and "nice" value.
5497  */
5498 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5499 {
5500         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5501         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5502
5503         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5504                 return total;
5505
5506         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5507 }
5508
5509 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5510 {
5511         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5512 }
5513
5514 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5515 {
5516         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5517 }
5518
5519 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5520 {
5521         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5522         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5523         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5524
5525         if (nr_running)
5526                 return load_avg / nr_running;
5527
5528         return 0;
5529 }
5530
5531 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5532 {
5533         /*
5534          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5535          * jiffy will not have built up many flips.
5536          */
5537         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5538                 current->wakee_flips >>= 1;
5539                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5540         }
5541
5542         if (current->last_wakee != p) {
5543                 current->last_wakee = p;
5544                 current->wakee_flips++;
5545         }
5546 }
5547
5548 /*
5549  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5550  *
5551  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5552  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5553  *
5554  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5555  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5556  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5557  *
5558  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5559  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5560  *
5561  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5562  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5563  * socket size.
5564  */
5565 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5566 {
5567         unsigned int master = current->wakee_flips;
5568         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5569         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5570
5571         if (master < slave)
5572                 swap(master, slave);
5573         if (slave < factor || master < slave * factor)
5574                 return 0;
5575         return 1;
5576 }
5577
5578 /*
5579  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5580  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5581  * CPU.
5582  *
5583  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5584  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5585  *
5586  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5587  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5588  *                        for the overloaded case.
5589  */
5590 static int
5591 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5592 {
5593         /*
5594          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5595          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5596          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5597          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5598          *
5599          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5600          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5601          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5602          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5603          * on one CPU.
5604          */
5605         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5606                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5607
5608         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5609                 return this_cpu;
5610
5611         return nr_cpumask_bits;
5612 }
5613
5614 static int
5615 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5616                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5617 {
5618         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5619         unsigned long task_load;
5620
5621         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5622
5623         if (sync) {
5624                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5625
5626                 if (current_load > this_eff_load)
5627                         return this_cpu;
5628
5629                 this_eff_load -= current_load;
5630         }
5631
5632         task_load = task_h_load(p);
5633
5634         this_eff_load += task_load;
5635         if (sched_feat(WA_BIAS))
5636                 this_eff_load *= 100;
5637         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5638
5639         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5640         prev_eff_load -= task_load;
5641         if (sched_feat(WA_BIAS))
5642                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5643         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5644
5645         /*
5646          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5647          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5648          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5649          * idle.
5650          */
5651         if (sync)
5652                 prev_eff_load += 1;
5653
5654         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5655 }
5656
5657 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5658                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5659 {
5660         int target = nr_cpumask_bits;
5661
5662         if (sched_feat(WA_IDLE))
5663                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5664
5665         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5666                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5667
5668         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5669         if (target == nr_cpumask_bits)
5670                 return prev_cpu;
5671
5672         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5673         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5674         return target;
5675 }
5676
5677 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5678
5679 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5680 {
5681         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5682 }
5683
5684 /*
5685  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5686  * domain.
5687  *
5688  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5689  */
5690 static struct sched_group *
5691 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5692                   int this_cpu, int sd_flag)
5693 {
5694         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5695         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5696         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5697         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5698         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5699         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5700         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5701         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5702         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5703                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5704
5705         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5706                 load_idx = sd->wake_idx;
5707
5708         do {
5709                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5710                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5711                 int local_group;
5712                 int i;
5713
5714                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5715                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5716                                         &p->cpus_allowed))
5717                         continue;
5718
5719                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5720                                                sched_group_span(group));
5721
5722                 /*
5723                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5724                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5725                  */
5726                 avg_load = 0;
5727                 runnable_load = 0;
5728                 max_spare_cap = 0;
5729
5730                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5731                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5732                         if (local_group)
5733                                 load = source_load(i, load_idx);
5734                         else
5735                                 load = target_load(i, load_idx);
5736
5737                         runnable_load += load;
5738
5739                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5740
5741                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5742
5743                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5744                                 max_spare_cap = spare_cap;
5745                 }
5746
5747                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5748                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5749                                         group->sgc->capacity;
5750                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5751                                         group->sgc->capacity;
5752
5753                 if (local_group) {
5754                         this_runnable_load = runnable_load;
5755                         this_avg_load = avg_load;
5756                         this_spare = max_spare_cap;
5757                 } else {
5758                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5759                                 /*
5760                                  * The runnable load is significantly smaller
5761                                  * so we can pick this new CPU:
5762                                  */
5763                                 min_runnable_load = runnable_load;
5764                                 min_avg_load = avg_load;
5765                                 idlest = group;
5766                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5767                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5768                                 /*
5769                                  * The runnable loads are close so take the
5770                                  * blocked load into account through avg_load:
5771                                  */
5772                                 min_avg_load = avg_load;
5773                                 idlest = group;
5774                         }
5775
5776                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5777                                 most_spare = max_spare_cap;
5778                                 most_spare_sg = group;
5779                         }
5780                 }
5781         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5782
5783         /*
5784          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5785          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5786          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5787          * so we allow for some task stuffing by using
5788          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5789          *
5790          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5791          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5792          * utilization.
5793          */
5794         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5795                 goto skip_spare;
5796
5797         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5798             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5799                 return NULL;
5800
5801         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5802                 return most_spare_sg;
5803
5804 skip_spare:
5805         if (!idlest)
5806                 return NULL;
5807
5808         /*
5809          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5810          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5811          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5812          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5813          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5814          * staying local.
5815          */
5816         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5817             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5818                 return NULL;
5819
5820         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5821                 return NULL;
5822
5823         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5824              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5825                 return NULL;
5826
5827         return idlest;
5828 }
5829
5830 /*
5831  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5832  */
5833 static int
5834 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5835 {
5836         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5837         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5838         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5839         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5840         int shallowest_idle_cpu = -1;
5841         int i;
5842
5843         /* Check if we have any choice: */
5844         if (group->group_weight == 1)
5845                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5846
5847         /* Traverse only the allowed CPUs */
5848         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5849                 if (available_idle_cpu(i)) {
5850                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5851                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5852                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5853                                 /*
5854                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5855                                  * has the smallest exit latency irrespective
5856                                  * of any idle timestamp.
5857                                  */
5858                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5859                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5860                                 shallowest_idle_cpu = i;
5861                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5862                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5863                                 /*
5864                                  * If equal or no active idle state, then
5865                                  * the most recently idled CPU might have
5866                                  * a warmer cache.
5867                                  */
5868                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5869                                 shallowest_idle_cpu = i;
5870                         }
5871                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5872                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5873                         if (load < min_load) {
5874                                 min_load = load;
5875                                 least_loaded_cpu = i;
5876                         }
5877                 }
5878         }
5879
5880         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5881 }
5882
5883 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5884                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5885 {
5886         int new_cpu = cpu;
5887
5888         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5889                 return prev_cpu;
5890
5891         /*
5892          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5893          * prev_cpu's last_update_time.
5894          */
5895         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5896                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5897
5898         while (sd) {
5899                 struct sched_group *group;
5900                 struct sched_domain *tmp;
5901                 int weight;
5902
5903                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5904                         sd = sd->child;
5905                         continue;
5906                 }
5907
5908                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5909                 if (!group) {
5910                         sd = sd->child;
5911                         continue;
5912                 }
5913
5914                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5915                 if (new_cpu == cpu) {
5916                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5917                         sd = sd->child;
5918                         continue;
5919                 }
5920
5921                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5922                 cpu = new_cpu;
5923                 weight = sd->span_weight;
5924                 sd = NULL;
5925                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5926                         if (weight <= tmp->span_weight)
5927                                 break;
5928                         if (tmp->flags & sd_flag)
5929                                 sd = tmp;
5930                 }
5931         }
5932
5933         return new_cpu;
5934 }
5935
5936 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5937 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5938
5939 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5940 {
5941         struct sched_domain_shared *sds;
5942
5943         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5944         if (sds)
5945                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5946 }
5947
5948 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5949 {
5950         struct sched_domain_shared *sds;
5951
5952         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5953         if (sds)
5954                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5955
5956         return def;
5957 }
5958
5959 /*
5960  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5961  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5962  *
5963  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5964  * state should be fairly cheap.
5965  */
5966 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5967 {
5968         int core = cpu_of(rq);
5969         int cpu;
5970
5971         rcu_read_lock();
5972         if (test_idle_cores(core, true))
5973                 goto unlock;
5974
5975         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5976                 if (cpu == core)
5977                         continue;
5978
5979                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5980                         goto unlock;
5981         }
5982
5983         set_idle_cores(core, 1);
5984 unlock:
5985         rcu_read_unlock();
5986 }
5987
5988 /*
5989  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5990  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5991  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5992  */
5993 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5994 {
5995         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5996         int core, cpu;
5997
5998         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5999                 return -1;
6000
6001         if (!test_idle_cores(target, false))
6002                 return -1;
6003
6004         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6005
6006         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6007                 bool idle = true;
6008
6009                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6010                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6011                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6012                                 idle = false;
6013                 }
6014
6015                 if (idle)
6016                         return core;
6017         }
6018
6019         /*
6020          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6021          */
6022         set_idle_cores(target, 0);
6023
6024         return -1;
6025 }
6026
6027 /*
6028  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6029  */
6030 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6031 {
6032         int cpu;
6033
6034         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6035                 return -1;
6036
6037         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6038                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6039                         continue;
6040                 if (available_idle_cpu(cpu))
6041                         return cpu;
6042         }
6043
6044         return -1;
6045 }
6046
6047 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6048
6049 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6050 {
6051         return -1;
6052 }
6053
6054 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6055 {
6056         return -1;
6057 }
6058
6059 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6060
6061 /*
6062  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6063  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6064  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6065  */
6066 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6067 {
6068         struct sched_domain *this_sd;
6069         u64 avg_cost, avg_idle;
6070         u64 time, cost;
6071         s64 delta;
6072         int cpu, nr = INT_MAX;
6073
6074         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6075         if (!this_sd)
6076                 return -1;
6077
6078         /*
6079          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6080          * particularly is sensitive here.
6081          */
6082         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6083         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6084
6085         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6086                 return -1;
6087
6088         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6089                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6090                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6091                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6092                 else
6093                         nr = 4;
6094         }
6095
6096         time = local_clock();
6097
6098         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6099                 if (!--nr)
6100                         return -1;
6101                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6102                         continue;
6103                 if (available_idle_cpu(cpu))
6104                         break;
6105         }
6106
6107         time = local_clock() - time;
6108         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6109         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6110         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6111
6112         return cpu;
6113 }
6114
6115 /*
6116  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6117  */
6118 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6119 {
6120         struct sched_domain *sd;
6121         int i, recent_used_cpu;
6122
6123         if (available_idle_cpu(target))
6124                 return target;
6125
6126         /*
6127          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6128          */
6129         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6130                 return prev;
6131
6132         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6133         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6134         if (recent_used_cpu != prev &&
6135             recent_used_cpu != target &&
6136             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6137             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6138             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6139                 /*
6140                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6141                  * candidate for the next wake:
6142                  */
6143                 p->recent_used_cpu = prev;
6144                 return recent_used_cpu;
6145         }
6146
6147         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6148         if (!sd)
6149                 return target;
6150
6151         i = select_idle_core(p, sd, target);
6152         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6153                 return i;
6154
6155         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6156         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6157                 return i;
6158
6159         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6160         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6161                 return i;
6162
6163         return target;
6164 }
6165
6166 /**
6167  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6168  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6169  *
6170  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6171  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6172  * (ie cpu_capacity).
6173  *
6174  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6175  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6176  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6177  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6178  * (arch_scale_freq_capacity()).
6179  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6180  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6181  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6182  *
6183  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6184  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6185  * currently RUNNABLE on that CPU.
6186  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6187  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6188  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6189  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6190  *
6191  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6192  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6193  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6194  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6195  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6196  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6197  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6198  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6199  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6200  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6201  *
6202  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6203  */
6204 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6205 {
6206         struct cfs_rq *cfs_rq;
6207         unsigned int util;
6208
6209         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6210         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6211
6212         if (sched_feat(UTIL_EST))
6213                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6214
6215         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6216 }
6217
6218 /*
6219  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6220  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6221  * @p: the task which utilization should be discounted
6222  *
6223  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6224  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6225  * execution on that CPU.
6226  *
6227  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6228  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6229  * contributing to the CPU utilization.
6230  */
6231 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6232 {
6233         struct cfs_rq *cfs_rq;
6234         unsigned int util;
6235
6236         /* Task has no contribution or is new */
6237         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6238                 return cpu_util(cpu);
6239
6240         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6241         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6242
6243         /* Discount task's util from CPU's util */
6244         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6245
6246         /*
6247          * Covered cases:
6248          *
6249          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6250          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6251          *    and thus we return:
6252          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6253          *
6254          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6255          *    IDLE, then:
6256          *      cpu_util >= task_util
6257          *      cpu_util > util_est (== 0)
6258          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6259          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6260          *
6261          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6262          *      util_est > cpu_util
6263          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6264          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6265          *    considering the expected utilization of tasks already
6266          *    runnable on that CPU.
6267          *
6268          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6269          * covered by the following code when estimated utilization is
6270          * enabled.
6271          */
6272         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6273                 unsigned int estimated =
6274                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6275
6276                 /*
6277                  * Despite the following checks we still have a small window
6278                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6279                  * races with LB's detach_task():
6280                  *
6281                  *   detach_task()
6282                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6283                  *     ---------------------------------- A
6284                  *     deactivate_task()                   \
6285                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6286                  *         util_est_dequeue()              /
6287                  *     ---------------------------------- B
6288                  *
6289                  * The additional check on "current == p" it's required to
6290                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6291                  * reducing the chances for the above race.
6292                  */
6293                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p)) {
6294                         estimated -= min_t(unsigned int, estimated,
6295                                            (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
6296                 }
6297                 util = max(util, estimated);
6298         }
6299
6300         /*
6301          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6302          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6303          * the cpu_util call.
6304          */
6305         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6306 }
6307
6308 /*
6309  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6310  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6311  *
6312  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6313  * BALANCE_WAKE sort things out.
6314  */
6315 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6316 {
6317         long min_cap, max_cap;
6318
6319         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6320                 return 0;
6321
6322         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6323         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6324
6325         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6326         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6327                 return 0;
6328
6329         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6330         sync_entity_load_avg(&p->se);
6331
6332         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6333 }
6334
6335 /*
6336  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6337  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6338  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6339  *
6340  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6341  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6342  *
6343  * Returns the target CPU number.
6344  *
6345  * preempt must be disabled.
6346  */
6347 static int
6348 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6349 {
6350         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6351         int cpu = smp_processor_id();
6352         int new_cpu = prev_cpu;
6353         int want_affine = 0;
6354         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6355
6356         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6357                 record_wakee(p);
6358                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6359                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6360         }
6361
6362         rcu_read_lock();
6363         for_each_domain(cpu, tmp) {
6364                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6365                         break;
6366
6367                 /*
6368                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6369                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6370                  */
6371                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6372                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6373                         if (cpu != prev_cpu)
6374                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6375
6376                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6377                         break;
6378                 }
6379
6380                 if (tmp->flags & sd_flag)
6381                         sd = tmp;
6382                 else if (!want_affine)
6383                         break;
6384         }
6385
6386         if (unlikely(sd)) {
6387                 /* Slow path */
6388                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6389         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6390                 /* Fast path */
6391
6392                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6393
6394                 if (want_affine)
6395                         current->recent_used_cpu = cpu;
6396         }
6397         rcu_read_unlock();
6398
6399         return new_cpu;
6400 }
6401
6402 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6403
6404 /*
6405  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6406  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6407  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6408  */
6409 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6410 {
6411         /*
6412          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6413          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6414          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6415          * the task on the new runqueue.
6416          */
6417         if (p->state == TASK_WAKING) {
6418                 struct sched_entity *se = &p->se;
6419                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6420                 u64 min_vruntime;
6421
6422 #ifndef CONFIG_64BIT
6423                 u64 min_vruntime_copy;
6424
6425                 do {
6426                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6427                         smp_rmb();
6428                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6429                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6430 #else
6431                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6432 #endif
6433
6434                 se->vruntime -= min_vruntime;
6435         }
6436
6437         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6438                 /*
6439                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6440                  * rq->lock and can modify state directly.
6441                  */
6442                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6443                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6444
6445         } else {
6446                 /*
6447                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6448                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6449                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6450                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6451                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6452                  * sounds not bad.
6453                  */
6454                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6455         }
6456
6457         /* Tell new CPU we are migrated */
6458         p->se.avg.last_update_time = 0;
6459
6460         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6461         p->se.exec_start = 0;
6462
6463         update_scan_period(p, new_cpu);
6464 }
6465
6466 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6467 {
6468         remove_entity_load_avg(&p->se);
6469 }
6470 #endif /* CONFIG_SMP */
6471
6472 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6473 {
6474         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6475
6476         /*
6477          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6478          * to virtual-time in his units.
6479          *
6480          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6481          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6482          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6483          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6484          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6485          *
6486          * This is especially important for buddies when the leftmost
6487          * task is higher priority than the buddy.
6488          */
6489         return calc_delta_fair(gran, se);
6490 }
6491
6492 /*
6493  * Should 'se' preempt 'curr'.
6494  *
6495  *             |s1
6496  *        |s2
6497  *   |s3
6498  *         g
6499  *      |<--->|c
6500  *
6501  *  w(c, s1) = -1
6502  *  w(c, s2) =  0
6503  *  w(c, s3) =  1
6504  *
6505  */
6506 static int
6507 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6508 {
6509         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6510
6511         if (vdiff <= 0)
6512                 return -1;
6513
6514         gran = wakeup_gran(se);
6515         if (vdiff > gran)
6516                 return 1;
6517
6518         return 0;
6519 }
6520
6521 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6522 {
6523         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6524                 return;
6525
6526         for_each_sched_entity(se) {
6527                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6528                         return;
6529                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6530         }
6531 }
6532
6533 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6534 {
6535         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6536                 return;
6537
6538         for_each_sched_entity(se) {
6539                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6540                         return;
6541                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6542         }
6543 }
6544
6545 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6546 {
6547         for_each_sched_entity(se)
6548                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6549 }
6550
6551 /*
6552  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6553  */
6554 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6555 {
6556         struct task_struct *curr = rq->curr;
6557         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6558         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6559         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6560         int next_buddy_marked = 0;
6561
6562         if (unlikely(se == pse))
6563                 return;
6564
6565         /*
6566          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6567          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6568          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6569          * next-buddy nomination below.
6570          */
6571         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6572                 return;
6573
6574         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6575                 set_next_buddy(pse);
6576                 next_buddy_marked = 1;
6577         }
6578
6579         /*
6580          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6581          * wake up path.
6582          *
6583          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6584          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6585          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6586          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6587          * below.
6588          */
6589         if (test_tsk_need_resched(curr))
6590                 return;
6591
6592         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6593         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6594             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6595                 goto preempt;
6596
6597         /*
6598          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6599          * is driven by the tick):
6600          */
6601         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6602                 return;
6603
6604         find_matching_se(&se, &pse);
6605         update_curr(cfs_rq_of(se));
6606         BUG_ON(!pse);
6607         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6608                 /*
6609                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6610                  * triggering this preemption.
6611                  */
6612                 if (!next_buddy_marked)
6613                         set_next_buddy(pse);
6614                 goto preempt;
6615         }
6616
6617         return;
6618
6619 preempt:
6620         resched_curr(rq);
6621         /*
6622          * Only set the backward buddy when the current task is still
6623          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6624          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6625          * point, either of which can * drop the rq lock.
6626          *
6627          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6628          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6629          */
6630         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6631                 return;
6632
6633         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6634                 set_last_buddy(se);
6635 }
6636
6637 static struct task_struct *
6638 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6639 {
6640         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6641         struct sched_entity *se;
6642         struct task_struct *p;
6643         int new_tasks;
6644
6645 again:
6646         if (!cfs_rq->nr_running)
6647                 goto idle;
6648
6649 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6650         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6651                 goto simple;
6652
6653         /*
6654          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6655          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6656          *
6657          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6658          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6659          */
6660
6661         do {
6662                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6663
6664                 /*
6665                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6666                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6667                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6668                  * forget we've ever seen it.
6669                  */
6670                 if (curr) {
6671                         if (curr->on_rq)
6672                                 update_curr(cfs_rq);
6673                         else
6674                                 curr = NULL;
6675
6676                         /*
6677                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6678                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6679                          * Therefore the nr_running test will indeed
6680                          * be correct.
6681                          */
6682                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6683                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6684
6685                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6686                                         goto idle;
6687
6688                                 goto simple;
6689                         }
6690                 }
6691
6692                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6693                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6694         } while (cfs_rq);
6695
6696         p = task_of(se);
6697
6698         /*
6699          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6700          * is a different task than we started out with, try and touch the
6701          * least amount of cfs_rqs.
6702          */
6703         if (prev != p) {
6704                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6705
6706                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6707                         int se_depth = se->depth;
6708                         int pse_depth = pse->depth;
6709
6710                         if (se_depth <= pse_depth) {
6711                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6712                                 pse = parent_entity(pse);
6713                         }
6714                         if (se_depth >= pse_depth) {
6715                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6716                                 se = parent_entity(se);
6717                         }
6718                 }
6719
6720                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6721                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6722         }
6723
6724         goto done;
6725 simple:
6726 #endif
6727
6728         put_prev_task(rq, prev);
6729
6730         do {
6731                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6732                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6733                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6734         } while (cfs_rq);
6735
6736         p = task_of(se);
6737
6738 done: __maybe_unused;
6739 #ifdef CONFIG_SMP
6740         /*
6741          * Move the next running task to the front of
6742          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6743          * one.
6744          */
6745         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6746 #endif
6747
6748         if (hrtick_enabled(rq))
6749                 hrtick_start_fair(rq, p);
6750
6751         update_misfit_status(p, rq);
6752
6753         return p;
6754
6755 idle:
6756         update_misfit_status(NULL, rq);
6757         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6758
6759         /*
6760          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6761          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6762          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6763          */
6764         if (new_tasks < 0)
6765                 return RETRY_TASK;
6766
6767         if (new_tasks > 0)
6768                 goto again;
6769
6770         return NULL;
6771 }
6772
6773 /*
6774  * Account for a descheduled task:
6775  */
6776 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6777 {
6778         struct sched_entity *se = &prev->se;
6779         struct cfs_rq *cfs_rq;
6780
6781         for_each_sched_entity(se) {
6782                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6783                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6784         }
6785 }
6786
6787 /*
6788  * sched_yield() is very simple
6789  *
6790  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6791  */
6792 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6793 {
6794         struct task_struct *curr = rq->curr;
6795         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6796         struct sched_entity *se = &curr->se;
6797
6798         /*
6799          * Are we the only task in the tree?
6800          */
6801         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6802                 return;
6803
6804         clear_buddies(cfs_rq, se);
6805
6806         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6807                 update_rq_clock(rq);
6808                 /*
6809                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6810                  */
6811                 update_curr(cfs_rq);
6812                 /*
6813                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6814                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6815                  * and double the fastpath cost.
6816                  */
6817                 rq_clock_skip_update(rq);
6818         }
6819
6820         set_skip_buddy(se);
6821 }
6822
6823 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6824 {
6825         struct sched_entity *se = &p->se;
6826
6827         /* throttled hierarchies are not runnable */
6828         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6829                 return false;
6830
6831         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6832         set_next_buddy(se);
6833
6834         yield_task_fair(rq);
6835
6836         return true;
6837 }
6838
6839 #ifdef CONFIG_SMP
6840 /**************************************************
6841  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6842  *
6843  * BASICS
6844  *
6845  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6846  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6847  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6848  *
6849  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6850  *
6851  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6852  * W_i,0 is defined as:
6853  *
6854  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6855  *
6856  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6857  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6858  *
6859  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6860  * weight:
6861  *
6862  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6863  *
6864  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6865  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6866  * can also include other factors [XXX].
6867  *
6868  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6869  * directly from (1):
6870  *
6871  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6872  *
6873  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6874  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6875  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6876  *
6877  * [XXX expand on:
6878  *     - infeasible weights;
6879  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6880  *
6881  *
6882  * SCHED DOMAINS
6883  *
6884  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6885  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6886  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6887  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6888  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6889  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6890  * the groups.
6891  *
6892  * This yields:
6893  *
6894  *     log_2 n     1     n
6895  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6896  *     i = 0      2^i   2^i
6897  *                               `- size of each group
6898  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6899  *         |         `- freq
6900  *         `- sum over all levels
6901  *
6902  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6903  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6904  *
6905  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6906  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6907  *
6908  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6909  *
6910  *             log_2 n
6911  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6912  *             k = 0
6913  *
6914  * And you'll find that:
6915  *
6916  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6917  *
6918  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
6919  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6920  * of:
6921  *
6922  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6923  *
6924  *
6925  * WORK CONSERVING
6926  *
6927  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6928  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
6929  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6930  *
6931  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6932  * time.
6933  *
6934  * [XXX more?]
6935  *
6936  *
6937  * CGROUPS
6938  *
6939  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6940  *
6941  *                                s_k,i
6942  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6943  *                                 S_k
6944  *
6945  * Where
6946  *
6947  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6948  *
6949  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
6950  *
6951  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6952  * property.
6953  *
6954  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6955  *      rewrite all of this once again.]
6956  */
6957
6958 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6959
6960 enum fbq_type { regular, remote, all };
6961
6962 enum group_type {
6963         group_other = 0,
6964         group_misfit_task,
6965         group_imbalanced,
6966         group_overloaded,
6967 };
6968
6969 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6970 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6971 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6972 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6973 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
6974 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
6975
6976 struct lb_env {
6977         struct sched_domain     *sd;
6978
6979         struct rq               *src_rq;
6980         int                     src_cpu;
6981
6982         int                     dst_cpu;
6983         struct rq               *dst_rq;
6984
6985         struct cpumask          *dst_grpmask;
6986         int                     new_dst_cpu;
6987         enum cpu_idle_type      idle;
6988         long                    imbalance;
6989         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6990         struct cpumask          *cpus;
6991
6992         unsigned int            flags;
6993
6994         unsigned int            loop;
6995         unsigned int            loop_break;
6996         unsigned int            loop_max;
6997
6998         enum fbq_type           fbq_type;
6999         enum group_type         src_grp_type;
7000         struct list_head        tasks;
7001 };
7002
7003 /*
7004  * Is this task likely cache-hot:
7005  */
7006 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7007 {
7008         s64 delta;
7009
7010         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7011
7012         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7013                 return 0;
7014
7015         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7016                 return 0;
7017
7018         /*
7019          * Buddy candidates are cache hot:
7020          */
7021         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7022                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7023                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7024                 return 1;
7025
7026         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7027                 return 1;
7028         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7029                 return 0;
7030
7031         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7032
7033         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7034 }
7035
7036 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7037 /*
7038  * Returns 1, if task migration degrades locality
7039  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7040  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7041  */
7042 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7043 {
7044         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7045         unsigned long src_weight, dst_weight;
7046         int src_nid, dst_nid, dist;
7047
7048         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7049                 return -1;
7050
7051         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7052                 return -1;
7053
7054         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7055         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7056
7057         if (src_nid == dst_nid)
7058                 return -1;
7059
7060         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7061         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7062                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7063                         return 1;
7064                 else
7065                         return -1;
7066         }
7067
7068         /* Encourage migration to the preferred node. */
7069         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7070                 return 0;
7071
7072         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7073         if (env->idle == CPU_IDLE)
7074                 return -1;
7075
7076         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7077         if (numa_group) {
7078                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7079                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7080         } else {
7081                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7082                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7083         }
7084
7085         return dst_weight < src_weight;
7086 }
7087
7088 #else
7089 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7090                                              struct lb_env *env)
7091 {
7092         return -1;
7093 }
7094 #endif
7095
7096 /*
7097  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7098  */
7099 static
7100 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7101 {
7102         int tsk_cache_hot;
7103
7104         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7105
7106         /*
7107          * We do not migrate tasks that are:
7108          * 1) throttled_lb_pair, or
7109          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7110          * 3) running (obviously), or
7111          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7112          */
7113         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7114                 return 0;
7115
7116         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7117                 int cpu;
7118
7119                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7120
7121                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7122
7123                 /*
7124                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7125                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7126                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7127                  *
7128                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7129                  * already computed one in current iteration.
7130                  */
7131                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7132                         return 0;
7133
7134                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7135                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7136                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7137                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7138                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7139                                 break;
7140                         }
7141                 }
7142
7143                 return 0;
7144         }
7145
7146         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7147         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7148
7149         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7150                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7151                 return 0;
7152         }
7153
7154         /*
7155          * Aggressive migration if:
7156          * 1) destination numa is preferred
7157          * 2) task is cache cold, or
7158          * 3) too many balance attempts have failed.
7159          */
7160         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7161         if (tsk_cache_hot == -1)
7162                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7163
7164         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7165             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7166                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7167                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7168                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7169                 }
7170                 return 1;
7171         }
7172
7173         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7174         return 0;
7175 }
7176
7177 /*
7178  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7179  */
7180 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7181 {
7182         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7183
7184         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7185         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7186         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7187 }
7188
7189 /*
7190  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7191  * part of active balancing operations within "domain".
7192  *
7193  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7194  */
7195 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7196 {
7197         struct task_struct *p;
7198
7199         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7200
7201         list_for_each_entry_reverse(p,
7202                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7203                 if (!can_migrate_task(p, env))
7204                         continue;
7205
7206                 detach_task(p, env);
7207
7208                 /*
7209                  * Right now, this is only the second place where
7210                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7211                  * so we can safely collect stats here rather than
7212                  * inside detach_tasks().
7213                  */
7214                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7215                 return p;
7216         }
7217         return NULL;
7218 }
7219
7220 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7221
7222 /*
7223  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7224  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7225  *
7226  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7227  */
7228 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7229 {
7230         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7231         struct task_struct *p;
7232         unsigned long load;
7233         int detached = 0;
7234
7235         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7236
7237         if (env->imbalance <= 0)
7238                 return 0;
7239
7240         while (!list_empty(tasks)) {
7241                 /*
7242                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7243                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7244                  */
7245                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7246                         break;
7247
7248                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7249
7250                 env->loop++;
7251                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7252                 if (env->loop > env->loop_max)
7253                         break;
7254
7255                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7256                 if (env->loop > env->loop_break) {
7257                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7258                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7259                         break;
7260                 }
7261
7262                 if (!can_migrate_task(p, env))
7263                         goto next;
7264
7265                 load = task_h_load(p);
7266
7267                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7268                         goto next;
7269
7270                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7271                         goto next;
7272
7273                 detach_task(p, env);
7274                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7275
7276                 detached++;
7277                 env->imbalance -= load;
7278
7279 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7280                 /*
7281                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7282                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7283                  * the critical section.
7284                  */
7285                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7286                         break;
7287 #endif
7288
7289                 /*
7290                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7291                  * weighted load.
7292                  */
7293                 if (env->imbalance <= 0)
7294                         break;
7295
7296                 continue;
7297 next:
7298                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7299         }
7300
7301         /*
7302          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7303          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7304          * than inside detach_one_task().
7305          */
7306         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7307
7308         return detached;
7309 }
7310
7311 /*
7312  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7313  */
7314 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7315 {
7316         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7317
7318         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7319         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7320         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7321         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7322 }
7323
7324 /*
7325  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7326  * its new rq.
7327  */
7328 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7329 {
7330         struct rq_flags rf;
7331
7332         rq_lock(rq, &rf);
7333         update_rq_clock(rq);
7334         attach_task(rq, p);
7335         rq_unlock(rq, &rf);
7336 }
7337
7338 /*
7339  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7340  * new rq.
7341  */
7342 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7343 {
7344         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7345         struct task_struct *p;
7346         struct rq_flags rf;
7347
7348         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7349         update_rq_clock(env->dst_rq);
7350
7351         while (!list_empty(tasks)) {
7352                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7353                 list_del_init(&p->se.group_node);
7354
7355                 attach_task(env->dst_rq, p);
7356         }
7357
7358         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7359 }
7360
7361 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7362 {
7363         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7364                 return true;
7365
7366         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7367                 return true;
7368
7369         return false;
7370 }
7371
7372 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7373 {
7374         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7375                 return true;
7376
7377         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7378                 return true;
7379
7380 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7381         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7382                 return true;
7383 #endif
7384
7385         return false;
7386 }
7387
7388 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7389
7390 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7391 {
7392         if (cfs_rq->load.weight)
7393                 return false;
7394
7395         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7396                 return false;
7397
7398         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7399                 return false;
7400
7401         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7402                 return false;
7403
7404         return true;
7405 }
7406
7407 static void update_blocked_averages(int cpu)
7408 {
7409         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7410         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7411         const struct sched_class *curr_class;
7412         struct rq_flags rf;
7413         bool done = true;
7414
7415         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7416         update_rq_clock(rq);
7417
7418         /*
7419          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7420          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7421          */
7422         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7423                 struct sched_entity *se;
7424
7425                 /* throttled entities do not contribute to load */
7426                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7427                         continue;
7428
7429                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7430                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7431
7432                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7433                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7434                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7435                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7436
7437                 /*
7438                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7439                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7440                  */
7441                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7442                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7443
7444                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7445                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7446                         done = false;
7447         }
7448
7449         curr_class = rq->curr->sched_class;
7450         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7451         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7452         update_irq_load_avg(rq, 0);
7453         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7454         if (others_have_blocked(rq))
7455                 done = false;
7456
7457 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7458         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7459         if (done)
7460                 rq->has_blocked_load = 0;
7461 #endif
7462         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7463 }
7464
7465 /*
7466  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7467  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7468  * group is a fraction of its parents load.
7469  */
7470 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7471 {
7472         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7473         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7474         unsigned long now = jiffies;
7475         unsigned long load;
7476
7477         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7478                 return;
7479
7480         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7481         for_each_sched_entity(se) {
7482                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7483                 cfs_rq->h_load_next = se;
7484                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7485                         break;
7486         }
7487
7488         if (!se) {
7489                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7490                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7491         }
7492
7493         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7494                 load = cfs_rq->h_load;
7495                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7496                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7497                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7498                 cfs_rq->h_load = load;
7499                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7500         }
7501 }
7502
7503 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7504 {
7505         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7506
7507         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7508         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7509                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7510 }
7511 #else
7512 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7513 {
7514         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7515         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7516         const struct sched_class *curr_class;
7517         struct rq_flags rf;
7518
7519         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7520         update_rq_clock(rq);
7521         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7522
7523         curr_class = rq->curr->sched_class;
7524         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7525         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7526         update_irq_load_avg(rq, 0);
7527 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7528         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7529         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7530                 rq->has_blocked_load = 0;
7531 #endif
7532         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7533 }
7534
7535 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7536 {
7537         return p->se.avg.load_avg;
7538 }
7539 #endif
7540
7541 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7542
7543 /*
7544  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7545  */
7546 struct sg_lb_stats {
7547         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7548         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7549         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7550         unsigned long load_per_task;
7551         unsigned long group_capacity;
7552         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7553         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7554         unsigned int idle_cpus;
7555         unsigned int group_weight;
7556         enum group_type group_type;
7557         int group_no_capacity;
7558         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7559 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7560         unsigned int nr_numa_running;
7561         unsigned int nr_preferred_running;
7562 #endif
7563 };
7564
7565 /*
7566  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7567  *               during load balancing.
7568  */
7569 struct sd_lb_stats {
7570         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7571         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7572         unsigned long total_running;
7573         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7574         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7575         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7576
7577         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7578         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7579 };
7580
7581 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7582 {
7583         /*
7584          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7585          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7586          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7587          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7588          */
7589         *sds = (struct sd_lb_stats){
7590                 .busiest = NULL,
7591                 .local = NULL,
7592                 .total_running = 0UL,
7593                 .total_load = 0UL,
7594                 .total_capacity = 0UL,
7595                 .busiest_stat = {
7596                         .avg_load = 0UL,
7597                         .sum_nr_running = 0,
7598                         .group_type = group_other,
7599                 },
7600         };
7601 }
7602
7603 /**
7604  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7605  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7606  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7607  *
7608  * Return: The load index.
7609  */
7610 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7611                                         enum cpu_idle_type idle)
7612 {
7613         int load_idx;
7614
7615         switch (idle) {
7616         case CPU_NOT_IDLE:
7617                 load_idx = sd->busy_idx;
7618                 break;
7619
7620         case CPU_NEWLY_IDLE:
7621                 load_idx = sd->newidle_idx;
7622                 break;
7623         default:
7624                 load_idx = sd->idle_idx;
7625                 break;
7626         }
7627
7628         return load_idx;
7629 }
7630
7631 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7632 {
7633         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7634         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7635         unsigned long used, free;
7636         unsigned long irq;
7637
7638         irq = cpu_util_irq(rq);
7639
7640         if (unlikely(irq >= max))
7641                 return 1;
7642
7643         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7644         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7645
7646         if (unlikely(used >= max))
7647                 return 1;
7648
7649         free = max - used;
7650
7651         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7652 }
7653
7654 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7655 {
7656         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7657         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7658
7659         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7660
7661         if (!capacity)
7662                 capacity = 1;
7663
7664         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7665         sdg->sgc->capacity = capacity;
7666         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7667         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7668 }
7669
7670 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7671 {
7672         struct sched_domain *child = sd->child;
7673         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7674         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7675         unsigned long interval;
7676
7677         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7678         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7679         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7680
7681         if (!child) {
7682                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7683                 return;
7684         }
7685
7686         capacity = 0;
7687         min_capacity = ULONG_MAX;
7688         max_capacity = 0;
7689
7690         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7691                 /*
7692                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7693                  * span the current group.
7694                  */
7695
7696                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7697                         struct sched_group_capacity *sgc;
7698                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7699
7700                         /*
7701                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7702                          * gets here before we've attached the domains to the
7703                          * runqueues.
7704                          *
7705                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7706                          * in update_cpu_capacity().
7707                          *
7708                          * This avoids capacity from being 0 and
7709                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7710                          */
7711                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7712                                 capacity += capacity_of(cpu);
7713                         } else {
7714                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7715                                 capacity += sgc->capacity;
7716                         }
7717
7718                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7719                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7720                 }
7721         } else  {
7722                 /*
7723                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7724                  * span the current group.
7725                  */
7726
7727                 group = child->groups;
7728                 do {
7729                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7730
7731                         capacity += sgc->capacity;
7732                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7733                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7734                         group = group->next;
7735                 } while (group != child->groups);
7736         }
7737
7738         sdg->sgc->capacity = capacity;
7739         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7740         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7741 }
7742
7743 /*
7744  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7745  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7746  * Return true is the capacity is reduced
7747  */
7748 static inline int
7749 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7750 {
7751         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7752                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7753 }
7754
7755 /*
7756  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7757  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7758  *
7759  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7760  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7761  * Something like:
7762  *
7763  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7764  *              *     * * *
7765  *
7766  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7767  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7768  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7769  *
7770  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7771  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7772  * moving tasks due to affinity constraints.
7773  *
7774  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7775  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7776  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7777  * to create an effective group imbalance.
7778  *
7779  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7780  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7781  * subtle and fragile situation.
7782  */
7783
7784 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7785 {
7786         return group->sgc->imbalance;
7787 }
7788
7789 /*
7790  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7791  * be used by some tasks.
7792  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7793  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7794  * available capacity for CFS tasks.
7795  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7796  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7797  * capacity in meaningful for the load balancer.
7798  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7799  * any benefit for the load balance.
7800  */
7801 static inline bool
7802 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7803 {
7804         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7805                 return true;
7806
7807         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7808                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7809                 return true;
7810
7811         return false;
7812 }
7813
7814 /*
7815  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7816  *  handle.
7817  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7818  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7819  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7820  *  false.
7821  */
7822 static inline bool
7823 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7824 {
7825         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7826                 return false;
7827
7828         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7829                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7830                 return true;
7831
7832         return false;
7833 }
7834
7835 /*
7836  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7837  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7838  */
7839 static inline bool
7840 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7841 {
7842         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7843                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7844 }
7845
7846 /*
7847  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7848  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
7849  */
7850 static inline bool
7851 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7852 {
7853         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
7854                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
7855 }
7856
7857 static inline enum
7858 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7859                           struct sg_lb_stats *sgs)
7860 {
7861         if (sgs->group_no_capacity)
7862                 return group_overloaded;
7863
7864         if (sg_imbalanced(group))
7865                 return group_imbalanced;
7866
7867         if (sgs->group_misfit_task_load)
7868                 return group_misfit_task;
7869
7870         return group_other;
7871 }
7872
7873 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7874 {
7875 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7876         unsigned int cpu = rq->cpu;
7877
7878         if (!rq->has_blocked_load)
7879                 return false;
7880
7881         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7882                 return false;
7883
7884         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7885                 return true;
7886
7887         update_blocked_averages(cpu);
7888
7889         return rq->has_blocked_load;
7890 #else
7891         return false;
7892 #endif
7893 }
7894
7895 /**
7896  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7897  * @env: The load balancing environment.
7898  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7899  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7900  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7901  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7902  * @overload: Indicate pullable load (e.g. >1 runnable task).
7903  */
7904 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7905                         struct sched_group *group, int load_idx,
7906                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7907                         bool *overload)
7908 {
7909         unsigned long load;
7910         int i, nr_running;
7911
7912         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7913
7914         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7915                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7916
7917                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7918                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7919
7920                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
7921                 if (local_group)
7922                         load = target_load(i, load_idx);
7923                 else
7924                         load = source_load(i, load_idx);
7925
7926                 sgs->group_load += load;
7927                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7928                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7929
7930                 nr_running = rq->nr_running;
7931                 if (nr_running > 1)
7932                         *overload = true;
7933
7934 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7935                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7936                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7937 #endif
7938                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7939                 /*
7940                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7941                  */
7942                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7943                         sgs->idle_cpus++;
7944
7945                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
7946                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
7947                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
7948                         *overload = 1;
7949                 }
7950         }
7951
7952         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7953         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7954         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7955
7956         if (sgs->sum_nr_running)
7957                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7958
7959         sgs->group_weight = group->group_weight;
7960
7961         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7962         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7963 }
7964
7965 /**
7966  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7967  * @env: The load balancing environment.
7968  * @sds: sched_domain statistics
7969  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7970  * @sgs: sched_group statistics
7971  *
7972  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7973  * busiest group.
7974  *
7975  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7976  * busiest group. %false otherwise.
7977  */
7978 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7979                                    struct sd_lb_stats *sds,
7980                                    struct sched_group *sg,
7981                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7982 {
7983         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7984
7985         /*
7986          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
7987          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
7988          * CPUs in the group should either be possible to resolve
7989          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
7990          */
7991         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7992             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
7993              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
7994                 return false;
7995
7996         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7997                 return true;
7998
7999         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8000                 return false;
8001
8002         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8003                 return false;
8004
8005         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8006                 goto asym_packing;
8007
8008         /*
8009          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8010          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8011          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8012          * power/energy consequences are not considered.
8013          */
8014         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8015             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8016                 return false;
8017
8018         /*
8019          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8020          */
8021         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8022             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8023                 return false;
8024
8025 asym_packing:
8026         /* This is the busiest node in its class. */
8027         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8028                 return true;
8029
8030         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8031         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8032                 return true;
8033         /*
8034          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8035          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8036          * of lower priority than ourself as busy.
8037          */
8038         if (sgs->sum_nr_running &&
8039             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8040                 if (!sds->busiest)
8041                         return true;
8042
8043                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8044                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8045                                       sg->asym_prefer_cpu))
8046                         return true;
8047         }
8048
8049         return false;
8050 }
8051
8052 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8053 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8054 {
8055         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8056                 return regular;
8057         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8058                 return remote;
8059         return all;
8060 }
8061
8062 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8063 {
8064         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8065                 return regular;
8066         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8067                 return remote;
8068         return all;
8069 }
8070 #else
8071 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8072 {
8073         return all;
8074 }
8075
8076 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8077 {
8078         return regular;
8079 }
8080 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8081
8082 /**
8083  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8084  * @env: The load balancing environment.
8085  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8086  */
8087 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8088 {
8089         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8090         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8091         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8092         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8093         int load_idx;
8094         bool overload = false;
8095         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8096
8097 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8098         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8099                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8100 #endif
8101
8102         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8103
8104         do {
8105                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8106                 int local_group;
8107
8108                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8109                 if (local_group) {
8110                         sds->local = sg;
8111                         sgs = local;
8112
8113                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8114                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8115                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8116                 }
8117
8118                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8119                                                 &overload);
8120
8121                 if (local_group)
8122                         goto next_group;
8123
8124                 /*
8125                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8126                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8127                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8128                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8129                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8130                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8131                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8132                  * the tasks on the system).
8133                  */
8134                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8135                     group_has_capacity(env, local) &&
8136                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8137                         sgs->group_no_capacity = 1;
8138                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8139                 }
8140
8141                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8142                         sds->busiest = sg;
8143                         sds->busiest_stat = *sgs;
8144                 }
8145
8146 next_group:
8147                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8148                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8149                 sds->total_load += sgs->group_load;
8150                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8151
8152                 sg = sg->next;
8153         } while (sg != env->sd->groups);
8154
8155 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8156         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8157             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8158
8159                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8160                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8161         }
8162 #endif
8163
8164         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8165                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8166
8167         if (!env->sd->parent) {
8168                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8169                 if (READ_ONCE(env->dst_rq->rd->overload) != overload)
8170                         WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overload, overload);
8171         }
8172 }
8173
8174 /**
8175  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8176  *                      sched domain.
8177  *
8178  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8179  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8180  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8181  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8182  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8183  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8184  *
8185  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8186  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8187  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8188  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8189  * number.
8190  *
8191  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8192  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8193  *
8194  * @env: The load balancing environment.
8195  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8196  */
8197 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8198 {
8199         int busiest_cpu;
8200
8201         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8202                 return 0;
8203
8204         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8205                 return 0;
8206
8207         if (!sds->busiest)
8208                 return 0;
8209
8210         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8211         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8212                 return 0;
8213
8214         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8215                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8216                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8217
8218         return 1;
8219 }
8220
8221 /**
8222  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8223  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8224  *                      load balancing.
8225  * @env: The load balancing environment.
8226  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8227  */
8228 static inline
8229 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8230 {
8231         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8232         unsigned int imbn = 2;
8233         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8234         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8235
8236         local = &sds->local_stat;
8237         busiest = &sds->busiest_stat;
8238
8239         if (!local->sum_nr_running)
8240                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8241         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8242                 imbn = 1;
8243
8244         scaled_busy_load_per_task =
8245                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8246                 busiest->group_capacity;
8247
8248         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8249             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8250                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8251                 return;
8252         }
8253
8254         /*
8255          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8256          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8257          * moving them.
8258          */
8259
8260         capa_now += busiest->group_capacity *
8261                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8262         capa_now += local->group_capacity *
8263                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8264         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8265
8266         /* Amount of load we'd subtract */
8267         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8268                 capa_move += busiest->group_capacity *
8269                             min(busiest->load_per_task,
8270                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8271         }
8272
8273         /* Amount of load we'd add */
8274         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8275             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8276                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8277                       local->group_capacity;
8278         } else {
8279                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8280                       local->group_capacity;
8281         }
8282         capa_move += local->group_capacity *
8283                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8284         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8285
8286         /* Move if we gain throughput */
8287         if (capa_move > capa_now)
8288                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8289 }
8290
8291 /**
8292  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8293  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8294  * @env: load balance environment
8295  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8296  */
8297 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8298 {
8299         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8300         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8301
8302         local = &sds->local_stat;
8303         busiest = &sds->busiest_stat;
8304
8305         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8306                 /*
8307                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8308                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8309                  */
8310                 busiest->load_per_task =
8311                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8312         }
8313
8314         /*
8315          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8316          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8317          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8318          * skipped when updating the busiest sg:
8319          */
8320         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8321             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8322              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8323                 env->imbalance = 0;
8324                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8325         }
8326
8327         /*
8328          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8329          */
8330         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8331             local->group_type   == group_overloaded) {
8332                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8333                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8334                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8335                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8336                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8337                 } else
8338                         load_above_capacity = ~0UL;
8339         }
8340
8341         /*
8342          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8343          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8344          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8345          * we also don't want to reduce the group load below the group
8346          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8347          */
8348         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8349
8350         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8351         env->imbalance = min(
8352                 max_pull * busiest->group_capacity,
8353                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8354         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8355
8356         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8357         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8358                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8359                                        busiest->group_misfit_task_load);
8360         }
8361
8362         /*
8363          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8364          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8365          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8366          * moved
8367          */
8368         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8369                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8370 }
8371
8372 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8373
8374 /**
8375  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8376  * if there is an imbalance.
8377  *
8378  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8379  * to restore balance.
8380  *
8381  * @env: The load balancing environment.
8382  *
8383  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8384  */
8385 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8386 {
8387         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8388         struct sd_lb_stats sds;
8389
8390         init_sd_lb_stats(&sds);
8391
8392         /*
8393          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8394          * this level.
8395          */
8396         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8397         local = &sds.local_stat;
8398         busiest = &sds.busiest_stat;
8399
8400         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8401         if (check_asym_packing(env, &sds))
8402                 return sds.busiest;
8403
8404         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8405         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8406                 goto out_balanced;
8407
8408         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8409         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8410                                                 / sds.total_capacity;
8411
8412         /*
8413          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8414          * work because they assume all things are equal, which typically
8415          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8416          */
8417         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8418                 goto force_balance;
8419
8420         /*
8421          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8422          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8423          */
8424         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8425             busiest->group_no_capacity)
8426                 goto force_balance;
8427
8428         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8429         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8430                 goto force_balance;
8431
8432         /*
8433          * If the local group is busier than the selected busiest group
8434          * don't try and pull any tasks.
8435          */
8436         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8437                 goto out_balanced;
8438
8439         /*
8440          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8441          * average load.
8442          */
8443         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8444                 goto out_balanced;
8445
8446         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8447                 /*
8448                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8449                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8450                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8451                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8452                  * might end up to just move the imbalance on another group
8453                  */
8454                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8455                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8456                         goto out_balanced;
8457         } else {
8458                 /*
8459                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8460                  * imbalance_pct to be conservative.
8461                  */
8462                 if (100 * busiest->avg_load <=
8463                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8464                         goto out_balanced;
8465         }
8466
8467 force_balance:
8468         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8469         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8470         calculate_imbalance(env, &sds);
8471         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8472
8473 out_balanced:
8474         env->imbalance = 0;
8475         return NULL;
8476 }
8477
8478 /*
8479  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8480  */
8481 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8482                                      struct sched_group *group)
8483 {
8484         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8485         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8486         int i;
8487
8488         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8489                 unsigned long capacity, wl;
8490                 enum fbq_type rt;
8491
8492                 rq = cpu_rq(i);
8493                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8494
8495                 /*
8496                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8497                  *  - regular: there are !numa tasks
8498                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8499                  *  - all:     there is no distinction
8500                  *
8501                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8502                  * ignore those when there's better options.
8503                  *
8504                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8505                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8506                  * queue by moving tasks around inside the node.
8507                  *
8508                  * If we cannot move enough load due to this classification
8509                  * the next pass will adjust the group classification and
8510                  * allow migration of more tasks.
8511                  *
8512                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8513                  */
8514                 if (rt > env->fbq_type)
8515                         continue;
8516
8517                 /*
8518                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8519                  * seek the "biggest" misfit task.
8520                  */
8521                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8522                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8523                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8524                                 busiest = rq;
8525                         }
8526
8527                         continue;
8528                 }
8529
8530                 capacity = capacity_of(i);
8531
8532                 /*
8533                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8534                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8535                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8536                  * average load.
8537                  */
8538                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8539                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8540                     rq->nr_running == 1)
8541                         continue;
8542
8543                 wl = weighted_cpuload(rq);
8544
8545                 /*
8546                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8547                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8548                  */
8549
8550                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8551                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8552                         continue;
8553
8554                 /*
8555                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8556                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8557                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8558                  * potentially running at a lower capacity.
8559                  *
8560                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8561                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8562                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8563                  * our previous maximum.
8564                  */
8565                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8566                         busiest_load = wl;
8567                         busiest_capacity = capacity;
8568                         busiest = rq;
8569                 }
8570         }
8571
8572         return busiest;
8573 }
8574
8575 /*
8576  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8577  * so long as it is large enough.
8578  */
8579 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8580
8581 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8582 {
8583         struct sched_domain *sd = env->sd;
8584
8585         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8586
8587                 /*
8588                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8589                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8590                  * highest priority CPUs.
8591                  */
8592                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8593                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8594                         return 1;
8595         }
8596
8597         /*
8598          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8599          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8600          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8601          * available on dst_cpu.
8602          */
8603         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8604             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8605                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8606                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8607                         return 1;
8608         }
8609
8610         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8611                 return 1;
8612
8613         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8614 }
8615
8616 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8617
8618 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8619 {
8620         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8621         int cpu, balance_cpu = -1;
8622
8623         /*
8624          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8625          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8626          */
8627         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8628                 return 0;
8629
8630         /*
8631          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8632          * to do the newly idle load balance.
8633          */
8634         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8635                 return 1;
8636
8637         /* Try to find first idle CPU */
8638         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8639                 if (!idle_cpu(cpu))
8640                         continue;
8641
8642                 balance_cpu = cpu;
8643                 break;
8644         }
8645
8646         if (balance_cpu == -1)
8647                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8648
8649         /*
8650          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8651          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8652          */
8653         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8654 }
8655
8656 /*
8657  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8658  * tasks if there is an imbalance.
8659  */
8660 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8661                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8662                         int *continue_balancing)
8663 {
8664         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8665         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8666         struct sched_group *group;
8667         struct rq *busiest;
8668         struct rq_flags rf;
8669         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8670
8671         struct lb_env env = {
8672                 .sd             = sd,
8673                 .dst_cpu        = this_cpu,
8674                 .dst_rq         = this_rq,
8675                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8676                 .idle           = idle,
8677                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8678                 .cpus           = cpus,
8679                 .fbq_type       = all,
8680                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8681         };
8682
8683         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8684
8685         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8686
8687 redo:
8688         if (!should_we_balance(&env)) {
8689                 *continue_balancing = 0;
8690                 goto out_balanced;
8691         }
8692
8693         group = find_busiest_group(&env);
8694         if (!group) {
8695                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8696                 goto out_balanced;
8697         }
8698
8699         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8700         if (!busiest) {
8701                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8702                 goto out_balanced;
8703         }
8704
8705         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8706
8707         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8708
8709         env.src_cpu = busiest->cpu;
8710         env.src_rq = busiest;
8711
8712         ld_moved = 0;
8713         if (busiest->nr_running > 1) {
8714                 /*
8715                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8716                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8717                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8718                  * correctly treated as an imbalance.
8719                  */
8720                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8721                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8722
8723 more_balance:
8724                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8725                 update_rq_clock(busiest);
8726
8727                 /*
8728                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8729                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8730                  */
8731                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8732
8733                 /*
8734                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8735                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8736                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8737                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8738                  * See task_rq_lock() family for the details.
8739                  */
8740
8741                 rq_unlock(busiest, &rf);
8742
8743                 if (cur_ld_moved) {
8744                         attach_tasks(&env);
8745                         ld_moved += cur_ld_moved;
8746                 }
8747
8748                 local_irq_restore(rf.flags);
8749
8750                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8751                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8752                         goto more_balance;
8753                 }
8754
8755                 /*
8756                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8757                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8758                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8759                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8760                  * sched_group.
8761                  *
8762                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8763                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8764                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8765                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8766                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8767                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8768                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8769                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8770                  * This however should not happen so much in practice and
8771                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8772                  * excess load moved.
8773                  */
8774                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8775
8776                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8777                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8778
8779                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8780                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8781                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8782                         env.loop         = 0;
8783                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8784
8785                         /*
8786                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8787                          * need to continue with same src_cpu.
8788                          */
8789                         goto more_balance;
8790                 }
8791
8792                 /*
8793                  * We failed to reach balance because of affinity.
8794                  */
8795                 if (sd_parent) {
8796                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8797
8798                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8799                                 *group_imbalance = 1;
8800                 }
8801
8802                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8803                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8804                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8805                         /*
8806                          * Attempting to continue load balancing at the current
8807                          * sched_domain level only makes sense if there are
8808                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8809                          * pull load from which are not contained within the
8810                          * destination group that is receiving any migrated
8811                          * load.
8812                          */
8813                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8814                                 env.loop = 0;
8815                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8816                                 goto redo;
8817                         }
8818                         goto out_all_pinned;
8819                 }
8820         }
8821
8822         if (!ld_moved) {
8823                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8824                 /*
8825                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8826                  * We do not want newidle balance, which can be very
8827                  * frequent, pollute the failure counter causing
8828                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8829                  */
8830                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8831                         sd->nr_balance_failed++;
8832
8833                 if (need_active_balance(&env)) {
8834                         unsigned long flags;
8835
8836                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8837
8838                         /*
8839                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8840                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8841                          * moved to this_cpu:
8842                          */
8843                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8844                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8845                                                             flags);
8846                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8847                                 goto out_one_pinned;
8848                         }
8849
8850                         /*
8851                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8852                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8853                          * only after active load balance is finished.
8854                          */
8855                         if (!busiest->active_balance) {
8856                                 busiest->active_balance = 1;
8857                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8858                                 active_balance = 1;
8859                         }
8860                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8861
8862                         if (active_balance) {
8863                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8864                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8865                                         &busiest->active_balance_work);
8866                         }
8867
8868                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8869                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8870                 }
8871         } else
8872                 sd->nr_balance_failed = 0;
8873
8874         if (likely(!active_balance)) {
8875                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8876                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8877         } else {
8878                 /*
8879                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8880                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8881                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8882                  * detach_tasks).
8883                  */
8884                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8885                         sd->balance_interval *= 2;
8886         }
8887
8888         goto out;
8889
8890 out_balanced:
8891         /*
8892          * We reach balance although we may have faced some affinity
8893          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8894          */
8895         if (sd_parent) {
8896                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8897
8898                 if (*group_imbalance)
8899                         *group_imbalance = 0;
8900         }
8901
8902 out_all_pinned:
8903         /*
8904          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8905          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8906          * can try to migrate them.
8907          */
8908         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8909
8910         sd->nr_balance_failed = 0;
8911
8912 out_one_pinned:
8913         /* tune up the balancing interval */
8914         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8915                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8916                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8917                 sd->balance_interval *= 2;
8918
8919         ld_moved = 0;
8920 out:
8921         return ld_moved;
8922 }
8923
8924 static inline unsigned long
8925 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8926 {
8927         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8928
8929         if (cpu_busy)
8930                 interval *= sd->busy_factor;
8931
8932         /* scale ms to jiffies */
8933         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8934         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8935
8936         return interval;
8937 }
8938
8939 static inline void
8940 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8941 {
8942         unsigned long interval, next;
8943
8944         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8945         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8946         next = sd->last_balance + interval;
8947
8948         if (time_after(*next_balance, next))
8949                 *next_balance = next;
8950 }
8951
8952 /*
8953  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
8954  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8955  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8956  * avoids physical / logical imbalances.
8957  */
8958 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8959 {
8960         struct rq *busiest_rq = data;
8961         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8962         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8963         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8964         struct sched_domain *sd;
8965         struct task_struct *p = NULL;
8966         struct rq_flags rf;
8967
8968         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8969         /*
8970          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8971          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8972          * inactive CPUs.
8973          */
8974         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8975                 goto out_unlock;
8976
8977         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
8978         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8979                      !busiest_rq->active_balance))
8980                 goto out_unlock;
8981
8982         /* Is there any task to move? */
8983         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8984                 goto out_unlock;
8985
8986         /*
8987          * This condition is "impossible", if it occurs
8988          * we need to fix it. Originally reported by
8989          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
8990          */
8991         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8992
8993         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8994         rcu_read_lock();
8995         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8996                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8997                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8998                                 break;
8999         }
9000
9001         if (likely(sd)) {
9002                 struct lb_env env = {
9003                         .sd             = sd,
9004                         .dst_cpu        = target_cpu,
9005                         .dst_rq         = target_rq,
9006                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9007                         .src_rq         = busiest_rq,
9008                         .idle           = CPU_IDLE,
9009                         /*
9010                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9011                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9012                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9013                          * about DST_PINNED.
9014                          */
9015                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9016                 };
9017
9018                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9019                 update_rq_clock(busiest_rq);
9020
9021                 p = detach_one_task(&env);
9022                 if (p) {
9023                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9024                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9025                         sd->nr_balance_failed = 0;
9026                 } else {
9027                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9028                 }
9029         }
9030         rcu_read_unlock();
9031 out_unlock:
9032         busiest_rq->active_balance = 0;
9033         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9034
9035         if (p)
9036                 attach_one_task(target_rq, p);
9037
9038         local_irq_enable();
9039
9040         return 0;
9041 }
9042
9043 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9044
9045 /*
9046  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9047  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9048  */
9049 void update_max_interval(void)
9050 {
9051         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9052 }
9053
9054 /*
9055  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9056  * and initiates a balancing operation if so.
9057  *
9058  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9059  */
9060 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9061 {
9062         int continue_balancing = 1;
9063         int cpu = rq->cpu;
9064         unsigned long interval;
9065         struct sched_domain *sd;
9066         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9067         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9068         int update_next_balance = 0;
9069         int need_serialize, need_decay = 0;
9070         u64 max_cost = 0;
9071
9072         rcu_read_lock();
9073         for_each_domain(cpu, sd) {
9074                 /*
9075                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9076                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9077                  */
9078                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9079                         sd->max_newidle_lb_cost =
9080                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9081                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9082                         need_decay = 1;
9083                 }
9084                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9085
9086                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9087                         continue;
9088
9089                 /*
9090                  * Stop the load balance at this level. There is another
9091                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9092                  * actively.
9093                  */
9094                 if (!continue_balancing) {
9095                         if (need_decay)
9096                                 continue;
9097                         break;
9098                 }
9099
9100                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9101
9102                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9103                 if (need_serialize) {
9104                         if (!spin_trylock(&balancing))
9105                                 goto out;
9106                 }
9107
9108                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9109                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9110                                 /*
9111                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9112                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9113                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9114                                  */
9115                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9116                         }
9117                         sd->last_balance = jiffies;
9118                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9119                 }
9120                 if (need_serialize)
9121                         spin_unlock(&balancing);
9122 out:
9123                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9124                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9125                         update_next_balance = 1;
9126                 }
9127         }
9128         if (need_decay) {
9129                 /*
9130                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9131                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9132                  */
9133                 rq->max_idle_balance_cost =
9134                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9135         }
9136         rcu_read_unlock();
9137
9138         /*
9139          * next_balance will be updated only when there is a need.
9140          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9141          * updated.
9142          */
9143         if (likely(update_next_balance)) {
9144                 rq->next_balance = next_balance;
9145
9146 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9147                 /*
9148                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9149                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9150                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9151                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9152                  * balance for itself and we need to update the
9153                  * nohz.next_balance accordingly.
9154                  */
9155                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9156                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9157 #endif
9158         }
9159 }
9160
9161 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9162 {
9163         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9164 }
9165
9166 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9167 /*
9168  * idle load balancing details
9169  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9170  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9171  *   load balancing for all the idle CPUs.
9172  */
9173
9174 static inline int find_new_ilb(void)
9175 {
9176         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9177
9178         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9179                 return ilb;
9180
9181         return nr_cpu_ids;
9182 }
9183
9184 /*
9185  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9186  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9187  * CPU (if there is one).
9188  */
9189 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9190 {
9191         int ilb_cpu;
9192
9193         nohz.next_balance++;
9194
9195         ilb_cpu = find_new_ilb();
9196
9197         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9198                 return;
9199
9200         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9201         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9202                 return;
9203
9204         /*
9205          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9206          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9207          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9208          * will be run before returning from the IPI.
9209          */
9210         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9211 }
9212
9213 /*
9214  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9215  * of an idle cpu in the system.
9216  *   - This rq has more than one task.
9217  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9218  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9219  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9220  *     multiple busy cpu.
9221  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9222  *     domain span are idle.
9223  */
9224 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9225 {
9226         unsigned long now = jiffies;
9227         struct sched_domain_shared *sds;
9228         struct sched_domain *sd;
9229         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9230         unsigned int flags = 0;
9231
9232         if (unlikely(rq->idle_balance))
9233                 return;
9234
9235         /*
9236          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9237          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9238          */
9239         nohz_balance_exit_idle(rq);
9240
9241         /*
9242          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9243          * balancing.
9244          */
9245         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9246                 return;
9247
9248         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9249             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9250                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9251
9252         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9253                 goto out;
9254
9255         if (rq->nr_running >= 2 || rq->misfit_task_load) {
9256                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9257                 goto out;
9258         }
9259
9260         rcu_read_lock();
9261         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9262         if (sds) {
9263                 /*
9264                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9265                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9266                  */
9267                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9268                 if (nr_busy > 1) {
9269                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9270                         goto unlock;
9271                 }
9272
9273         }
9274
9275         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9276         if (sd) {
9277                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9278                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9279                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9280                         goto unlock;
9281                 }
9282         }
9283
9284         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9285         if (sd) {
9286                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9287                         if (i == cpu ||
9288                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9289                                 continue;
9290
9291                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9292                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9293                                 goto unlock;
9294                         }
9295                 }
9296         }
9297 unlock:
9298         rcu_read_unlock();
9299 out:
9300         if (flags)
9301                 kick_ilb(flags);
9302 }
9303
9304 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9305 {
9306         struct sched_domain *sd;
9307
9308         rcu_read_lock();
9309         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9310
9311         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9312                 goto unlock;
9313         sd->nohz_idle = 0;
9314
9315         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9316 unlock:
9317         rcu_read_unlock();
9318 }
9319
9320 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9321 {
9322         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9323
9324         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9325                 return;
9326
9327         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9328         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9329         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9330
9331         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9332 }
9333
9334 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9335 {
9336         struct sched_domain *sd;
9337
9338         rcu_read_lock();
9339         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9340
9341         if (!sd || sd->nohz_idle)
9342                 goto unlock;
9343         sd->nohz_idle = 1;
9344
9345         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9346 unlock:
9347         rcu_read_unlock();
9348 }
9349
9350 /*
9351  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9352  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9353  */
9354 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9355 {
9356         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9357
9358         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9359
9360         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9361         if (!cpu_active(cpu))
9362                 return;
9363
9364         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9365         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9366                 return;
9367
9368         /*
9369          * Can be set safely without rq->lock held
9370          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9371          * rq->lock is held during the check and the clear
9372          */
9373         rq->has_blocked_load = 1;
9374
9375         /*
9376          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9377          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9378          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9379          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9380          */
9381         if (rq->nohz_tick_stopped)
9382                 goto out;
9383
9384         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9385         if (on_null_domain(rq))
9386                 return;
9387
9388         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9389
9390         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9391         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9392
9393         /*
9394          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9395          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9396          * store.
9397          */
9398         smp_mb__after_atomic();
9399
9400         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9401
9402 out:
9403         /*
9404          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9405          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9406          */
9407         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9408 }
9409
9410 /*
9411  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9412  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9413  * tasks movement depending of flags.
9414  * The function returns false if the loop has stopped before running
9415  * through all idle CPUs.
9416  */
9417 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9418                                enum cpu_idle_type idle)
9419 {
9420         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9421         unsigned long now = jiffies;
9422         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9423         bool has_blocked_load = false;
9424         int update_next_balance = 0;
9425         int this_cpu = this_rq->cpu;
9426         int balance_cpu;
9427         int ret = false;
9428         struct rq *rq;
9429
9430         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9431
9432         /*
9433          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9434          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9435          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9436          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9437          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9438          * check the load of an idle cpu.
9439          */
9440         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9441
9442         /*
9443          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9444          * store from nohz_balance_enter_idle().
9445          */
9446         smp_mb();
9447
9448         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9449                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9450                         continue;
9451
9452                 /*
9453                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9454                  * work being done for other CPUs. Next load
9455                  * balancing owner will pick it up.
9456                  */
9457                 if (need_resched()) {
9458                         has_blocked_load = true;
9459                         goto abort;
9460                 }
9461
9462                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9463
9464                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9465
9466                 /*
9467                  * If time for next balance is due,
9468                  * do the balance.
9469                  */
9470                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9471                         struct rq_flags rf;
9472
9473                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9474                         update_rq_clock(rq);
9475                         cpu_load_update_idle(rq);
9476                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9477
9478                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9479                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9480                 }
9481
9482                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9483                         next_balance = rq->next_balance;
9484                         update_next_balance = 1;
9485                 }
9486         }
9487
9488         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9489         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9490                 update_blocked_averages(this_cpu);
9491                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9492         }
9493
9494         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9495                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9496
9497         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9498                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9499
9500         /* The full idle balance loop has been done */
9501         ret = true;
9502
9503 abort:
9504         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9505         if (has_blocked_load)
9506                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9507
9508         /*
9509          * next_balance will be updated only when there is a need.
9510          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9511          * updated.
9512          */
9513         if (likely(update_next_balance))
9514                 nohz.next_balance = next_balance;
9515
9516         return ret;
9517 }
9518
9519 /*
9520  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9521  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9522  */
9523 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9524 {
9525         int this_cpu = this_rq->cpu;
9526         unsigned int flags;
9527
9528         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9529                 return false;
9530
9531         if (idle != CPU_IDLE) {
9532                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9533                 return false;
9534         }
9535
9536         /*
9537          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9538          */
9539         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9540         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9541                 return false;
9542
9543         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9544
9545         return true;
9546 }
9547
9548 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9549 {
9550         int this_cpu = this_rq->cpu;
9551
9552         /*
9553          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9554          * housekeeping
9555          */
9556         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9557                 return;
9558
9559         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9560         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9561                 return;
9562
9563         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9564         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9565             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9566                 return;
9567
9568         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9569         /*
9570          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9571          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9572          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9573          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9574          */
9575         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9576                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9577         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9578 }
9579
9580 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9581 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9582
9583 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9584 {
9585         return false;
9586 }
9587
9588 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9589 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9590
9591 /*
9592  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9593  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9594  */
9595 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9596 {
9597         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9598         int this_cpu = this_rq->cpu;
9599         struct sched_domain *sd;
9600         int pulled_task = 0;
9601         u64 curr_cost = 0;
9602
9603         /*
9604          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9605          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9606          */
9607         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9608
9609         /*
9610          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9611          */
9612         if (!cpu_active(this_cpu))
9613                 return 0;
9614
9615         /*
9616          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9617          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9618          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9619          * re-start the picking loop.
9620          */
9621         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9622
9623         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9624             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9625
9626                 rcu_read_lock();
9627                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9628                 if (sd)
9629                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9630                 rcu_read_unlock();
9631
9632                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9633
9634                 goto out;
9635         }
9636
9637         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9638
9639         update_blocked_averages(this_cpu);
9640         rcu_read_lock();
9641         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9642                 int continue_balancing = 1;
9643                 u64 t0, domain_cost;
9644
9645                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9646                         continue;
9647
9648                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9649                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9650                         break;
9651                 }
9652
9653                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9654                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9655
9656                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9657                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9658                                                    &continue_balancing);
9659
9660                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9661                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9662                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9663
9664                         curr_cost += domain_cost;
9665                 }
9666
9667                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9668
9669                 /*
9670                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9671                  * now runnable tasks on this rq.
9672                  */
9673                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9674                         break;
9675         }
9676         rcu_read_unlock();
9677
9678         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9679
9680         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9681                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9682
9683 out:
9684         /*
9685          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9686          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9687          * pretend we pulled a task.
9688          */
9689         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9690                 pulled_task = 1;
9691
9692         /* Move the next balance forward */
9693         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9694                 this_rq->next_balance = next_balance;
9695
9696         /* Is there a task of a high priority class? */
9697         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9698                 pulled_task = -1;
9699
9700         if (pulled_task)
9701                 this_rq->idle_stamp = 0;
9702
9703         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9704
9705         return pulled_task;
9706 }
9707
9708 /*
9709  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9710  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9711  */
9712 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9713 {
9714         struct rq *this_rq = this_rq();
9715         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9716                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9717
9718         /*
9719          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9720          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9721          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9722          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9723          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9724          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9725          */
9726         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9727                 return;
9728
9729         /* normal load balance */
9730         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9731         rebalance_domains(this_rq, idle);
9732 }
9733
9734 /*
9735  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9736  */
9737 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9738 {
9739         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9740         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9741                 return;
9742
9743         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9744                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9745
9746         nohz_balancer_kick(rq);
9747 }
9748
9749 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9750 {
9751         update_sysctl();
9752
9753         update_runtime_enabled(rq);
9754 }
9755
9756 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9757 {
9758         update_sysctl();
9759
9760         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9761         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9762 }
9763
9764 #endif /* CONFIG_SMP */
9765
9766 /*
9767  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9768  *
9769  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9770  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9771  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9772  * parameters.
9773  */
9774 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9775 {
9776         struct cfs_rq *cfs_rq;
9777         struct sched_entity *se = &curr->se;
9778
9779         for_each_sched_entity(se) {
9780                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9781                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9782         }
9783
9784         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9785                 task_tick_numa(rq, curr);
9786
9787         update_misfit_status(curr, rq);
9788 }
9789
9790 /*
9791  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9792  *  - child not yet on the tasklist
9793  *  - preemption disabled
9794  */
9795 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9796 {
9797         struct cfs_rq *cfs_rq;
9798         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9799         struct rq *rq = this_rq();
9800         struct rq_flags rf;
9801
9802         rq_lock(rq, &rf);
9803         update_rq_clock(rq);
9804
9805         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9806         curr = cfs_rq->curr;
9807         if (curr) {
9808                 update_curr(cfs_rq);
9809                 se->vruntime = curr->vruntime;
9810         }
9811         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9812
9813         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9814                 /*
9815                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9816                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9817                  */
9818                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9819                 resched_curr(rq);
9820         }
9821
9822         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9823         rq_unlock(rq, &rf);
9824 }
9825
9826 /*
9827  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9828  * the current task.
9829  */
9830 static void
9831 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9832 {
9833         if (!task_on_rq_queued(p))
9834                 return;
9835
9836         /*
9837          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9838          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9839          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9840          */
9841         if (rq->curr == p) {
9842                 if (p->prio > oldprio)
9843                         resched_curr(rq);
9844         } else
9845                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9846 }
9847
9848 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9849 {
9850         struct sched_entity *se = &p->se;
9851
9852         /*
9853          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9854          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9855          * vruntime.
9856          */
9857         if (p->on_rq)
9858                 return true;
9859
9860         /*
9861          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9862          * But there are some cases where it has already been normalized:
9863          *
9864          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9865          *   wake_up_new_task().
9866          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9867          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9868          */
9869         if (!se->sum_exec_runtime ||
9870             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9871                 return true;
9872
9873         return false;
9874 }
9875
9876 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9877 /*
9878  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9879  * visible to the root
9880  */
9881 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9882 {
9883         struct cfs_rq *cfs_rq;
9884
9885         /* Start to propagate at parent */
9886         se = se->parent;
9887
9888         for_each_sched_entity(se) {
9889                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9890
9891                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9892                         break;
9893
9894                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9895         }
9896 }
9897 #else
9898 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9899 #endif
9900
9901 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9902 {
9903         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9904
9905         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9906         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9907         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9908         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9909         propagate_entity_cfs_rq(se);
9910 }
9911
9912 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9913 {
9914         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9915
9916 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9917         /*
9918          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9919          * class maintain depth value), reset depth properly.
9920          */
9921         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9922 #endif
9923
9924         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9925         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9926         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9927         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9928         propagate_entity_cfs_rq(se);
9929 }
9930
9931 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9932 {
9933         struct sched_entity *se = &p->se;
9934         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9935
9936         if (!vruntime_normalized(p)) {
9937                 /*
9938                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9939                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9940                  */
9941                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9942                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9943         }
9944
9945         detach_entity_cfs_rq(se);
9946 }
9947
9948 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9949 {
9950         struct sched_entity *se = &p->se;
9951         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9952
9953         attach_entity_cfs_rq(se);
9954
9955         if (!vruntime_normalized(p))
9956                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9957 }
9958
9959 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9960 {
9961         detach_task_cfs_rq(p);
9962 }
9963
9964 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9965 {
9966         attach_task_cfs_rq(p);
9967
9968         if (task_on_rq_queued(p)) {
9969                 /*
9970                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9971                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9972                  * if we can still preempt the current task.
9973                  */
9974                 if (rq->curr == p)
9975                         resched_curr(rq);
9976                 else
9977                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9978         }
9979 }
9980
9981 /* Account for a task changing its policy or group.
9982  *
9983  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9984  * migrates between groups/classes.
9985  */
9986 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9987 {
9988         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9989
9990         for_each_sched_entity(se) {
9991                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9992
9993                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9994                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9995                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9996         }
9997 }
9998
9999 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10000 {
10001         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10002         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10003 #ifndef CONFIG_64BIT
10004         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10005 #endif
10006 #ifdef CONFIG_SMP
10007         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10008 #endif
10009 }
10010
10011 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10012 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10013 {
10014         struct sched_entity *se = &p->se;
10015
10016         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10017         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10018 }
10019
10020 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10021 {
10022         detach_task_cfs_rq(p);
10023         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10024
10025 #ifdef CONFIG_SMP
10026         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10027         p->se.avg.last_update_time = 0;
10028 #endif
10029         attach_task_cfs_rq(p);
10030 }
10031
10032 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10033 {
10034         switch (type) {
10035         case TASK_SET_GROUP:
10036                 task_set_group_fair(p);
10037                 break;
10038
10039         case TASK_MOVE_GROUP:
10040                 task_move_group_fair(p);
10041                 break;
10042         }
10043 }
10044
10045 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10046 {
10047         int i;
10048
10049         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10050
10051         for_each_possible_cpu(i) {
10052                 if (tg->cfs_rq)
10053                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10054                 if (tg->se)
10055                         kfree(tg->se[i]);
10056         }
10057
10058         kfree(tg->cfs_rq);
10059         kfree(tg->se);
10060 }
10061
10062 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10063 {
10064         struct sched_entity *se;
10065         struct cfs_rq *cfs_rq;
10066         int i;
10067
10068         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10069         if (!tg->cfs_rq)
10070                 goto err;
10071         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10072         if (!tg->se)
10073                 goto err;
10074
10075         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10076
10077         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10078
10079         for_each_possible_cpu(i) {
10080                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10081                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10082                 if (!cfs_rq)
10083                         goto err;
10084
10085                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10086                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10087                 if (!se)
10088                         goto err_free_rq;
10089
10090                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10091                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10092                 init_entity_runnable_average(se);
10093         }
10094
10095         return 1;
10096
10097 err_free_rq:
10098         kfree(cfs_rq);
10099 err:
10100         return 0;
10101 }
10102
10103 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10104 {
10105         struct sched_entity *se;
10106         struct rq *rq;
10107         int i;
10108
10109         for_each_possible_cpu(i) {
10110                 rq = cpu_rq(i);
10111                 se = tg->se[i];
10112
10113                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10114                 update_rq_clock(rq);
10115                 attach_entity_cfs_rq(se);
10116                 sync_throttle(tg, i);
10117                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10118         }
10119 }
10120
10121 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10122 {
10123         unsigned long flags;
10124         struct rq *rq;
10125         int cpu;
10126
10127         for_each_possible_cpu(cpu) {
10128                 if (tg->se[cpu])
10129                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10130
10131                 /*
10132                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10133                  * check on_list without danger of it being re-added.
10134                  */
10135                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10136                         continue;
10137
10138                 rq = cpu_rq(cpu);
10139
10140                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10141                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10142                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10143         }
10144 }
10145
10146 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10147                         struct sched_entity *se, int cpu,
10148                         struct sched_entity *parent)
10149 {
10150         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10151
10152         cfs_rq->tg = tg;
10153         cfs_rq->rq = rq;
10154         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10155
10156         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10157         tg->se[cpu] = se;
10158
10159         /* se could be NULL for root_task_group */
10160         if (!se)
10161                 return;
10162
10163         if (!parent) {
10164                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10165                 se->depth = 0;
10166         } else {
10167                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10168                 se->depth = parent->depth + 1;
10169         }
10170
10171         se->my_q = cfs_rq;
10172         /* guarantee group entities always have weight */
10173         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10174         se->parent = parent;
10175 }
10176
10177 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10178
10179 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10180 {
10181         int i;
10182
10183         /*
10184          * We can't change the weight of the root cgroup.
10185          */
10186         if (!tg->se[0])
10187                 return -EINVAL;
10188
10189         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10190
10191         mutex_lock(&shares_mutex);
10192         if (tg->shares == shares)
10193                 goto done;
10194
10195         tg->shares = shares;
10196         for_each_possible_cpu(i) {
10197                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10198                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10199                 struct rq_flags rf;
10200
10201                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10202                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10203                 update_rq_clock(rq);
10204                 for_each_sched_entity(se) {
10205                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10206                         update_cfs_group(se);
10207                 }
10208                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10209         }
10210
10211 done:
10212         mutex_unlock(&shares_mutex);
10213         return 0;
10214 }
10215 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10216
10217 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10218
10219 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10220 {
10221         return 1;
10222 }
10223
10224 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10225
10226 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10227
10228 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10229
10230
10231 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10232 {
10233         struct sched_entity *se = &task->se;
10234         unsigned int rr_interval = 0;
10235
10236         /*
10237          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10238          * idle runqueue:
10239          */
10240         if (rq->cfs.load.weight)
10241                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10242
10243         return rr_interval;
10244 }
10245
10246 /*
10247  * All the scheduling class methods:
10248  */
10249 const struct sched_class fair_sched_class = {
10250         .next                   = &idle_sched_class,
10251         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10252         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10253         .yield_task             = yield_task_fair,
10254         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10255
10256         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10257
10258         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10259         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10260
10261 #ifdef CONFIG_SMP
10262         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10263         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10264
10265         .rq_online              = rq_online_fair,
10266         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10267
10268         .task_dead              = task_dead_fair,
10269         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10270 #endif
10271
10272         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10273         .task_tick              = task_tick_fair,
10274         .task_fork              = task_fork_fair,
10275
10276         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10277         .switched_from          = switched_from_fair,
10278         .switched_to            = switched_to_fair,
10279
10280         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10281
10282         .update_curr            = update_curr_fair,
10283
10284 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10285         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10286 #endif
10287 };
10288
10289 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10290 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10291 {
10292         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10293
10294         rcu_read_lock();
10295         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10296                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10297         rcu_read_unlock();
10298 }
10299
10300 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10301 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10302 {
10303         int node;
10304         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10305
10306         for_each_online_node(node) {
10307                 if (p->numa_faults) {
10308                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10309                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10310                 }
10311                 if (p->numa_group) {
10312                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10313                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10314                 }
10315                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10316         }
10317 }
10318 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10319 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10320
10321 __init void init_sched_fair_class(void)
10322 {
10323 #ifdef CONFIG_SMP
10324         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10325
10326 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10327         nohz.next_balance = jiffies;
10328         nohz.next_blocked = jiffies;
10329         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10330 #endif
10331 #endif /* SMP */
10332
10333 }