OSDN Git Service

sched/core: Simplify helpers for rq clock update skip requests
[uclinux-h8/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
259 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
260
261 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
262 {
263         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
264         return container_of(se, struct task_struct, se);
265 }
266
267 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
268 #define for_each_sched_entity(se) \
269                 for (; se; se = se->parent)
270
271 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
272 {
273         return p->se.cfs_rq;
274 }
275
276 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
277 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
278 {
279         return se->cfs_rq;
280 }
281
282 /* runqueue "owned" by this group */
283 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
284 {
285         return grp->my_q;
286 }
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
292                 int cpu = cpu_of(rq);
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases and a special case for the root
298                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
299                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
300                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
301                  */
302                 if (cfs_rq->tg->parent &&
303                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
304                         /*
305                          * If parent is already on the list, we add the child
306                          * just before. Thanks to circular linked property of
307                          * the list, this means to put the child at the tail
308                          * of the list that starts by parent.
309                          */
310                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
311                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
312                         /*
313                          * The branch is now connected to its tree so we can
314                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
315                          * list.
316                          */
317                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
318                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
319                         /*
320                          * cfs rq without parent should be put
321                          * at the tail of the list.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
325                         /*
326                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
327                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
328                          */
329                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
330                 } else {
331                         /*
332                          * The parent has not already been added so we want to
333                          * make sure that it will be put after us.
334                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
335                          * where we will add parent.
336                          */
337                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
338                                 rq->tmp_alone_branch);
339                         /*
340                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
341                          * of the branch
342                          */
343                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
344                 }
345
346                 cfs_rq->on_list = 1;
347         }
348 }
349
350 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
351 {
352         if (cfs_rq->on_list) {
353                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
354                 cfs_rq->on_list = 0;
355         }
356 }
357
358 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
359 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
360         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
361                                  leaf_cfs_rq_list)
362
363 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
364 static inline struct cfs_rq *
365 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
366 {
367         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
368                 return se->cfs_rq;
369
370         return NULL;
371 }
372
373 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
374 {
375         return se->parent;
376 }
377
378 static void
379 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
380 {
381         int se_depth, pse_depth;
382
383         /*
384          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
385          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
386          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
387          * parent.
388          */
389
390         /* First walk up until both entities are at same depth */
391         se_depth = (*se)->depth;
392         pse_depth = (*pse)->depth;
393
394         while (se_depth > pse_depth) {
395                 se_depth--;
396                 *se = parent_entity(*se);
397         }
398
399         while (pse_depth > se_depth) {
400                 pse_depth--;
401                 *pse = parent_entity(*pse);
402         }
403
404         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
405                 *se = parent_entity(*se);
406                 *pse = parent_entity(*pse);
407         }
408 }
409
410 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
411
412 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
413 {
414         return container_of(se, struct task_struct, se);
415 }
416
417 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
418 {
419         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
420 }
421
422 #define entity_is_task(se)      1
423
424 #define for_each_sched_entity(se) \
425                 for (; se; se = NULL)
426
427 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
428 {
429         return &task_rq(p)->cfs;
430 }
431
432 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
433 {
434         struct task_struct *p = task_of(se);
435         struct rq *rq = task_rq(p);
436
437         return &rq->cfs;
438 }
439
440 /* runqueue "owned" by this group */
441 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
442 {
443         return NULL;
444 }
445
446 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
451 {
452 }
453
454 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
455                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
456
457 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
458 {
459         return NULL;
460 }
461
462 static inline void
463 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
464 {
465 }
466
467 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
468
469 static __always_inline
470 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
471
472 /**************************************************************
473  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
474  */
475
476 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
477 {
478         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
479         if (delta > 0)
480                 max_vruntime = vruntime;
481
482         return max_vruntime;
483 }
484
485 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
486 {
487         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
488         if (delta < 0)
489                 min_vruntime = vruntime;
490
491         return min_vruntime;
492 }
493
494 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
495                                 struct sched_entity *b)
496 {
497         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
498 }
499
500 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
501 {
502         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
503         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
504
505         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
506
507         if (curr) {
508                 if (curr->on_rq)
509                         vruntime = curr->vruntime;
510                 else
511                         curr = NULL;
512         }
513
514         if (leftmost) { /* non-empty tree */
515                 struct sched_entity *se;
516                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
517
518                 if (!curr)
519                         vruntime = se->vruntime;
520                 else
521                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
522         }
523
524         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
525         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
526 #ifndef CONFIG_64BIT
527         smp_wmb();
528         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
529 #endif
530 }
531
532 /*
533  * Enqueue an entity into the rb-tree:
534  */
535 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
536 {
537         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
538         struct rb_node *parent = NULL;
539         struct sched_entity *entry;
540         bool leftmost = true;
541
542         /*
543          * Find the right place in the rbtree:
544          */
545         while (*link) {
546                 parent = *link;
547                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
548                 /*
549                  * We dont care about collisions. Nodes with
550                  * the same key stay together.
551                  */
552                 if (entity_before(se, entry)) {
553                         link = &parent->rb_left;
554                 } else {
555                         link = &parent->rb_right;
556                         leftmost = false;
557                 }
558         }
559
560         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
561         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
562                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
563 }
564
565 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
566 {
567         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
568 }
569
570 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
571 {
572         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
573
574         if (!left)
575                 return NULL;
576
577         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
578 }
579
580 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
581 {
582         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
583
584         if (!next)
585                 return NULL;
586
587         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
588 }
589
590 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
591 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
592 {
593         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
594
595         if (!last)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 /**************************************************************
602  * Scheduling class statistics methods:
603  */
604
605 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
606                 void __user *buffer, size_t *lenp,
607                 loff_t *ppos)
608 {
609         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
610         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
611
612         if (ret || !write)
613                 return ret;
614
615         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
616                                         sysctl_sched_min_granularity);
617
618 #define WRT_SYSCTL(name) \
619         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
620         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
621         WRT_SYSCTL(sched_latency);
622         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
623 #undef WRT_SYSCTL
624
625         return 0;
626 }
627 #endif
628
629 /*
630  * delta /= w
631  */
632 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
633 {
634         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
635                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
636
637         return delta;
638 }
639
640 /*
641  * The idea is to set a period in which each task runs once.
642  *
643  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
644  * this period because otherwise the slices get too small.
645  *
646  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
647  */
648 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
649 {
650         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
651                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
652         else
653                 return sysctl_sched_latency;
654 }
655
656 /*
657  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
658  * proportional to the weight.
659  *
660  * s = p*P[w/rw]
661  */
662 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
665
666         for_each_sched_entity(se) {
667                 struct load_weight *load;
668                 struct load_weight lw;
669
670                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
671                 load = &cfs_rq->load;
672
673                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
674                         lw = cfs_rq->load;
675
676                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
677                         load = &lw;
678                 }
679                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
680         }
681         return slice;
682 }
683
684 /*
685  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
686  *
687  * vs = s/w
688  */
689 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
690 {
691         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
692 }
693
694 #ifdef CONFIG_SMP
695
696 #include "sched-pelt.h"
697
698 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
699 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
700
701 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
702 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
703 {
704         struct sched_avg *sa = &se->avg;
705
706         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
707
708         /*
709          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
710          * they get a chance to stabilize to their real load level.
711          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
712          * nothing has been attached to the task group yet.
713          */
714         if (entity_is_task(se))
715                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
716
717         se->runnable_weight = se->load.weight;
718
719         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
720 }
721
722 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
723 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
724
725 /*
726  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
727  * based on the cfs_rq's current util_avg:
728  *
729  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
730  *
731  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
732  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
733  * as when the series is a harmonic series.
734  *
735  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
736  * only 1/2 of the left utilization budget:
737  *
738  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
739  *
740  * where n denotes the nth task.
741  *
742  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
743  *
744  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
745  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
746  *
747  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
748  * if util_avg > util_avg_cap.
749  */
750 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
751 {
752         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
753         struct sched_avg *sa = &se->avg;
754         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
755
756         if (cap > 0) {
757                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
758                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
759                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
760
761                         if (sa->util_avg > cap)
762                                 sa->util_avg = cap;
763                 } else {
764                         sa->util_avg = cap;
765                 }
766         }
767
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 struct task_struct *p = task_of(se);
770                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
771                         /*
772                          * For !fair tasks do:
773                          *
774                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
775                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
776                         switched_from_fair(rq, p);
777                          *
778                          * such that the next switched_to_fair() has the
779                          * expected state.
780                          */
781                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
782                         return;
783                 }
784         }
785
786         attach_entity_cfs_rq(se);
787 }
788
789 #else /* !CONFIG_SMP */
790 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
791 {
792 }
793 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
794 {
795 }
796 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
797 {
798 }
799 #endif /* CONFIG_SMP */
800
801 /*
802  * Update the current task's runtime statistics.
803  */
804 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
805 {
806         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
807         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
808         u64 delta_exec;
809
810         if (unlikely(!curr))
811                 return;
812
813         delta_exec = now - curr->exec_start;
814         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
815                 return;
816
817         curr->exec_start = now;
818
819         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
820                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
821
822         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
823         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
824
825         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
826         update_min_vruntime(cfs_rq);
827
828         if (entity_is_task(curr)) {
829                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
830
831                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
832                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
833                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
834         }
835
836         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
837 }
838
839 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
840 {
841         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
842 }
843
844 static inline void
845 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
846 {
847         u64 wait_start, prev_wait_start;
848
849         if (!schedstat_enabled())
850                 return;
851
852         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
853         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
854
855         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
856             likely(wait_start > prev_wait_start))
857                 wait_start -= prev_wait_start;
858
859         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
860 }
861
862 static inline void
863 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
864 {
865         struct task_struct *p;
866         u64 delta;
867
868         if (!schedstat_enabled())
869                 return;
870
871         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
872
873         if (entity_is_task(se)) {
874                 p = task_of(se);
875                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
876                         /*
877                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
878                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
879                          * prior to migration.
880                          */
881                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
882                         return;
883                 }
884                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
885         }
886
887         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
888                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
889         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
890         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
891         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
892 }
893
894 static inline void
895 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         struct task_struct *tsk = NULL;
898         u64 sleep_start, block_start;
899
900         if (!schedstat_enabled())
901                 return;
902
903         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
904         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
905
906         if (entity_is_task(se))
907                 tsk = task_of(se);
908
909         if (sleep_start) {
910                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
911
912                 if ((s64)delta < 0)
913                         delta = 0;
914
915                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
916                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
917
918                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
919                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
920
921                 if (tsk) {
922                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
923                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
924                 }
925         }
926         if (block_start) {
927                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
928
929                 if ((s64)delta < 0)
930                         delta = 0;
931
932                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
933                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
934
935                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
936                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
937
938                 if (tsk) {
939                         if (tsk->in_iowait) {
940                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
941                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
942                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
943                         }
944
945                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
946
947                         /*
948                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
949                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
950                          * amount of time that the task spent sleeping:
951                          */
952                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
953                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
954                                                 (void *)get_wchan(tsk),
955                                                 delta >> 20);
956                         }
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
958                 }
959         }
960 }
961
962 /*
963  * Task is being enqueued - update stats:
964  */
965 static inline void
966 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
967 {
968         if (!schedstat_enabled())
969                 return;
970
971         /*
972          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
973          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
974          */
975         if (se != cfs_rq->curr)
976                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
977
978         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
979                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
980 }
981
982 static inline void
983 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
984 {
985
986         if (!schedstat_enabled())
987                 return;
988
989         /*
990          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
991          * waiting task:
992          */
993         if (se != cfs_rq->curr)
994                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
995
996         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
997                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
998
999                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1000                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1001                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1002                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1003                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1004                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1005         }
1006 }
1007
1008 /*
1009  * We are picking a new current task - update its stats:
1010  */
1011 static inline void
1012 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1013 {
1014         /*
1015          * We are starting a new run period:
1016          */
1017         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1018 }
1019
1020 /**************************************************
1021  * Scheduling class queueing methods:
1022  */
1023
1024 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1025 /*
1026  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1027  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1028  * numa_balancing_scan_size.
1029  */
1030 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1031 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1032
1033 /* Portion of address space to scan in MB */
1034 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1035
1036 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1037 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1038
1039 struct numa_group {
1040         atomic_t refcount;
1041
1042         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1043         int nr_tasks;
1044         pid_t gid;
1045         int active_nodes;
1046
1047         struct rcu_head rcu;
1048         unsigned long total_faults;
1049         unsigned long max_faults_cpu;
1050         /*
1051          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1052          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1053          * more by CPU use than by memory faults.
1054          */
1055         unsigned long *faults_cpu;
1056         unsigned long faults[0];
1057 };
1058
1059 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1060 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1061
1062 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1063 {
1064         unsigned long rss = 0;
1065         unsigned long nr_scan_pages;
1066
1067         /*
1068          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1069          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1070          * on resident pages
1071          */
1072         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1073         rss = get_mm_rss(p->mm);
1074         if (!rss)
1075                 rss = nr_scan_pages;
1076
1077         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1078         return rss / nr_scan_pages;
1079 }
1080
1081 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1082 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1083
1084 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1085 {
1086         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1087         unsigned int scan, floor;
1088         unsigned int windows = 1;
1089
1090         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1091                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1092         floor = 1000 / windows;
1093
1094         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1095         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1096 }
1097
1098 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1099 {
1100         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1101         unsigned long period = smin;
1102
1103         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1104         if (p->numa_group) {
1105                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1106                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1107                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1108
1109                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1110                 period *= shared + 1;
1111                 period /= private + shared + 1;
1112         }
1113
1114         return max(smin, period);
1115 }
1116
1117 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1118 {
1119         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1120         unsigned long smax;
1121
1122         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1123         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1124
1125         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1126         if (p->numa_group) {
1127                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1128                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1129                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1130                 unsigned long period = smax;
1131
1132                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1133                 period *= shared + 1;
1134                 period /= private + shared + 1;
1135
1136                 smax = max(smax, period);
1137         }
1138
1139         return max(smin, smax);
1140 }
1141
1142 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1143 {
1144         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1145         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1146 }
1147
1148 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1149 {
1150         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1151         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1152 }
1153
1154 /* Shared or private faults. */
1155 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1156
1157 /* Memory and CPU locality */
1158 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1159
1160 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1161 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1162
1163 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1164 {
1165         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1170  * occupy the first half of the array. The second half of the
1171  * array is for current counters, which are averaged into the
1172  * first set by task_numa_placement.
1173  */
1174 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1175 {
1176         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1177 }
1178
1179 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1180 {
1181         if (!p->numa_faults)
1182                 return 0;
1183
1184         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1185                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1186 }
1187
1188 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1189 {
1190         if (!p->numa_group)
1191                 return 0;
1192
1193         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1194                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1195 }
1196
1197 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1198 {
1199         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1200                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1201 }
1202
1203 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1204 {
1205         unsigned long faults = 0;
1206         int node;
1207
1208         for_each_online_node(node) {
1209                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1210         }
1211
1212         return faults;
1213 }
1214
1215 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1216 {
1217         unsigned long faults = 0;
1218         int node;
1219
1220         for_each_online_node(node) {
1221                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1222         }
1223
1224         return faults;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1229  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1230  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1231  */
1232 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1233
1234 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1235 {
1236         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1237 }
1238
1239 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1240 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1241                                         int maxdist, bool task)
1242 {
1243         unsigned long score = 0;
1244         int node;
1245
1246         /*
1247          * All nodes are directly connected, and the same distance
1248          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1249          */
1250         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1251                 return 0;
1252
1253         /*
1254          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1255          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1256          */
1257         for_each_online_node(node) {
1258                 unsigned long faults;
1259                 int dist = node_distance(nid, node);
1260
1261                 /*
1262                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1263                  * for placement; nid was already counted.
1264                  */
1265                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1266                         continue;
1267
1268                 /*
1269                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1270                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1271                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1272                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1273                  * of each group. Skip other nodes.
1274                  */
1275                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1276                                         dist > maxdist)
1277                         continue;
1278
1279                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1280                 if (task)
1281                         faults = task_faults(p, node);
1282                 else
1283                         faults = group_faults(p, node);
1284
1285                 /*
1286                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1287                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1288                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1289                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1290                  * The further away a node is, the less the faults count.
1291                  * This seems to result in good task placement.
1292                  */
1293                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1294                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1295                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1296                 }
1297
1298                 score += faults;
1299         }
1300
1301         return score;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1306  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1307  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1308  * evenly spread out between numa nodes.
1309  */
1310 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1311                                         int dist)
1312 {
1313         unsigned long faults, total_faults;
1314
1315         if (!p->numa_faults)
1316                 return 0;
1317
1318         total_faults = p->total_numa_faults;
1319
1320         if (!total_faults)
1321                 return 0;
1322
1323         faults = task_faults(p, nid);
1324         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1325
1326         return 1000 * faults / total_faults;
1327 }
1328
1329 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1330                                          int dist)
1331 {
1332         unsigned long faults, total_faults;
1333
1334         if (!p->numa_group)
1335                 return 0;
1336
1337         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1338
1339         if (!total_faults)
1340                 return 0;
1341
1342         faults = group_faults(p, nid);
1343         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1344
1345         return 1000 * faults / total_faults;
1346 }
1347
1348 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1349                                 int src_nid, int dst_cpu)
1350 {
1351         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1352         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1353         int last_cpupid, this_cpupid;
1354
1355         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1356
1357         /*
1358          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1359          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1360          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1361          *
1362          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1363          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1364          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1365          *
1366          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1367          * same result twice in a row, given these samples are fully
1368          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1369          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1370          *
1371          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1372          * act on an unlikely task<->page relation.
1373          */
1374         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1375         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1376                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1377                 return false;
1378
1379         /* Always allow migrate on private faults */
1380         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1381                 return true;
1382
1383         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1384         if (!ng)
1385                 return true;
1386
1387         /*
1388          * Destination node is much more heavily used than the source
1389          * node? Allow migration.
1390          */
1391         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1392                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1393                 return true;
1394
1395         /*
1396          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1397          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1398          *
1399          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1400          * --------------- * - > ---------------
1401          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1402          */
1403         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1404                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1405 }
1406
1407 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1408 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1409 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1410 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1411
1412 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1413 struct numa_stats {
1414         unsigned long nr_running;
1415         unsigned long load;
1416
1417         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1418         unsigned long compute_capacity;
1419
1420         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1421         unsigned long task_capacity;
1422         int has_free_capacity;
1423 };
1424
1425 /*
1426  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1427  */
1428 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1429 {
1430         int smt, cpu, cpus = 0;
1431         unsigned long capacity;
1432
1433         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1434         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1435                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1436
1437                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1438                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1439                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1440
1441                 cpus++;
1442         }
1443
1444         /*
1445          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1446          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1447          * not find this node attractive.
1448          *
1449          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1450          * imbalance and bail there.
1451          */
1452         if (!cpus)
1453                 return;
1454
1455         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1456         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1457         capacity = cpus / smt; /* cores */
1458
1459         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1460                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1461         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1462 }
1463
1464 struct task_numa_env {
1465         struct task_struct *p;
1466
1467         int src_cpu, src_nid;
1468         int dst_cpu, dst_nid;
1469
1470         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1471
1472         int imbalance_pct;
1473         int dist;
1474
1475         struct task_struct *best_task;
1476         long best_imp;
1477         int best_cpu;
1478 };
1479
1480 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1481                              struct task_struct *p, long imp)
1482 {
1483         if (env->best_task)
1484                 put_task_struct(env->best_task);
1485         if (p)
1486                 get_task_struct(p);
1487
1488         env->best_task = p;
1489         env->best_imp = imp;
1490         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1491 }
1492
1493 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1494                                 struct task_numa_env *env)
1495 {
1496         long imb, old_imb;
1497         long orig_src_load, orig_dst_load;
1498         long src_capacity, dst_capacity;
1499
1500         /*
1501          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1502          *
1503          * src_load        dst_load
1504          * ------------ vs ---------
1505          * src_capacity    dst_capacity
1506          */
1507         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1508         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1509
1510         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1511         if (dst_load < src_load)
1512                 swap(dst_load, src_load);
1513
1514         /* Is the difference below the threshold? */
1515         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1516               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1517         if (imb <= 0)
1518                 return false;
1519
1520         /*
1521          * The imbalance is above the allowed threshold.
1522          * Compare it with the old imbalance.
1523          */
1524         orig_src_load = env->src_stats.load;
1525         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1526
1527         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1528                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1529
1530         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1531                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1532
1533         /* Would this change make things worse? */
1534         return (imb > old_imb);
1535 }
1536
1537 /*
1538  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1539  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1540  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1541  * be exchanged with the source task
1542  */
1543 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1544                               long taskimp, long groupimp)
1545 {
1546         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1547         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1548         struct task_struct *cur;
1549         long src_load, dst_load;
1550         long load;
1551         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1552         long moveimp = imp;
1553         int dist = env->dist;
1554
1555         rcu_read_lock();
1556         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1557         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1558                 cur = NULL;
1559
1560         /*
1561          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1562          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1563          */
1564         if (cur == env->p)
1565                 goto unlock;
1566
1567         /*
1568          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1569          * source and destination node. Calculate the total differential for
1570          * the source task and potential destination task. The more negative
1571          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1572          * be incurred if the tasks were swapped.
1573          */
1574         if (cur) {
1575                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source CPU: */
1576                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1577                         goto unlock;
1578
1579                 /*
1580                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1581                  * in any group then look only at task weights.
1582                  */
1583                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1584                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1585                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1586                         /*
1587                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1588                          * tasks within a group over tiny differences.
1589                          */
1590                         if (cur->numa_group)
1591                                 imp -= imp/16;
1592                 } else {
1593                         /*
1594                          * Compare the group weights. If a task is all by
1595                          * itself (not part of a group), use the task weight
1596                          * instead.
1597                          */
1598                         if (cur->numa_group)
1599                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1600                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1601                         else
1602                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1603                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1604                 }
1605         }
1606
1607         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1608                 goto unlock;
1609
1610         if (!cur) {
1611                 /* Is there capacity at our destination? */
1612                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1613                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1614                         goto unlock;
1615
1616                 goto balance;
1617         }
1618
1619         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per CPU: */
1620         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1621                         dst_rq->nr_running == 1)
1622                 goto assign;
1623
1624         /*
1625          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1626          */
1627 balance:
1628         load = task_h_load(env->p);
1629         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1630         src_load = env->src_stats.load - load;
1631
1632         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1633                 /*
1634                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1635                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1636                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1637                  * so an actually idle CPU will win.
1638                  */
1639                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1640                         imp = moveimp - 1;
1641                         cur = NULL;
1642                         goto assign;
1643                 }
1644         }
1645
1646         if (imp <= env->best_imp)
1647                 goto unlock;
1648
1649         if (cur) {
1650                 load = task_h_load(cur);
1651                 dst_load -= load;
1652                 src_load += load;
1653         }
1654
1655         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1656                 goto unlock;
1657
1658         /*
1659          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1660          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1661          */
1662         if (!cur) {
1663                 /*
1664                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1665                  * can be used from IRQ context.
1666                  */
1667                 local_irq_disable();
1668                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1669                                                    env->dst_cpu);
1670                 local_irq_enable();
1671         }
1672
1673 assign:
1674         task_numa_assign(env, cur, imp);
1675 unlock:
1676         rcu_read_unlock();
1677 }
1678
1679 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1680                                 long taskimp, long groupimp)
1681 {
1682         int cpu;
1683
1684         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1685                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1686                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1687                         continue;
1688
1689                 env->dst_cpu = cpu;
1690                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1691         }
1692 }
1693
1694 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1695 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1696 {
1697         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1698         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1699
1700         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1701                 return false;
1702
1703         /*
1704          * Only consider a task move if the source has a higher load
1705          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1706          *
1707          *      src->load                dst->load
1708          * --------------------- vs ---------------------
1709          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1710          */
1711         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1712
1713             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1714                 return true;
1715
1716         return false;
1717 }
1718
1719 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1720 {
1721         struct task_numa_env env = {
1722                 .p = p,
1723
1724                 .src_cpu = task_cpu(p),
1725                 .src_nid = task_node(p),
1726
1727                 .imbalance_pct = 112,
1728
1729                 .best_task = NULL,
1730                 .best_imp = 0,
1731                 .best_cpu = -1,
1732         };
1733         struct sched_domain *sd;
1734         unsigned long taskweight, groupweight;
1735         int nid, ret, dist;
1736         long taskimp, groupimp;
1737
1738         /*
1739          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1740          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1741          *
1742          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1743          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1744          * to satisfy here.
1745          */
1746         rcu_read_lock();
1747         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1748         if (sd)
1749                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1750         rcu_read_unlock();
1751
1752         /*
1753          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1754          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1755          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1756          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1757          */
1758         if (unlikely(!sd)) {
1759                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1760                 return -EINVAL;
1761         }
1762
1763         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1764         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1765         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1766         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1767         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1768         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1769         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1770         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1771
1772         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1773         if (numa_has_capacity(&env))
1774                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1775
1776         /*
1777          * Look at other nodes in these cases:
1778          * - there is no space available on the preferred_nid
1779          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1780          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1781          *   we need to check other locations.
1782          */
1783         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1784                 for_each_online_node(nid) {
1785                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1786                                 continue;
1787
1788                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1789                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1790                                                 dist != env.dist) {
1791                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1792                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1793                         }
1794
1795                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1796                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1797                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1798                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1799                                 continue;
1800
1801                         env.dist = dist;
1802                         env.dst_nid = nid;
1803                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1804                         if (numa_has_capacity(&env))
1805                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1806                 }
1807         }
1808
1809         /*
1810          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1811          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1812          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1813          * settle down.
1814          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1815          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1816          */
1817         if (p->numa_group) {
1818                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1819
1820                 if (env.best_cpu == -1)
1821                         nid = env.src_nid;
1822                 else
1823                         nid = env.dst_nid;
1824
1825                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1826                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1827         }
1828
1829         /* No better CPU than the current one was found. */
1830         if (env.best_cpu == -1)
1831                 return -EAGAIN;
1832
1833         /*
1834          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1835          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1836          */
1837         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1838
1839         if (env.best_task == NULL) {
1840                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1841                 if (ret != 0)
1842                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1843                 return ret;
1844         }
1845
1846         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1847         if (ret != 0)
1848                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1849         put_task_struct(env.best_task);
1850         return ret;
1851 }
1852
1853 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1854 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1855 {
1856         unsigned long interval = HZ;
1857         unsigned long numa_migrate_retry;
1858
1859         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1860         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1861                 return;
1862
1863         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1864         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1865         numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1866
1867         /*
1868          * Check that the new retry threshold is after the current one. If
1869          * the retry is in the future, it implies that wake_affine has
1870          * temporarily asked NUMA balancing to backoff from placement.
1871          */
1872         if (numa_migrate_retry > p->numa_migrate_retry)
1873                 return;
1874
1875         /* Safe to try placing the task on the preferred node */
1876         p->numa_migrate_retry = numa_migrate_retry;
1877
1878         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1879         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1880                 return;
1881
1882         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1883         task_numa_migrate(p);
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1888  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1889  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1890  * located.
1891  */
1892 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1893 {
1894         unsigned long faults, max_faults = 0;
1895         int nid, active_nodes = 0;
1896
1897         for_each_online_node(nid) {
1898                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1899                 if (faults > max_faults)
1900                         max_faults = faults;
1901         }
1902
1903         for_each_online_node(nid) {
1904                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1905                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1906                         active_nodes++;
1907         }
1908
1909         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1910         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1911 }
1912
1913 /*
1914  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1915  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1916  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1917  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1918  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1919  */
1920 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1921 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1922
1923 /*
1924  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1925  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1926  * the page accesses are shared with other processes.
1927  * Otherwise, decrease the scan period.
1928  */
1929 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1930                         unsigned long shared, unsigned long private)
1931 {
1932         unsigned int period_slot;
1933         int lr_ratio, ps_ratio;
1934         int diff;
1935
1936         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1937         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1938
1939         /*
1940          * If there were no record hinting faults then either the task is
1941          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1942          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1943          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1944          * node is overloaded. In either case, scan slower
1945          */
1946         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1947                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1948                         p->numa_scan_period << 1);
1949
1950                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1951                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1952
1953                 return;
1954         }
1955
1956         /*
1957          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1958          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1959          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1960          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1961          */
1962         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1963         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1964         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1965
1966         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1967                 /*
1968                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1969                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1970                  */
1971                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1972                 if (!slot)
1973                         slot = 1;
1974                 diff = slot * period_slot;
1975         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1976                 /*
1977                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1978                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1979                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1980                  */
1981                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1982                 if (!slot)
1983                         slot = 1;
1984                 diff = slot * period_slot;
1985         } else {
1986                 /*
1987                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1988                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1989                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1990                  */
1991                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1992                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1993         }
1994
1995         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1996                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1997         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1998 }
1999
2000 /*
2001  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2002  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2003  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2004  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2005  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2006  */
2007 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2008 {
2009         u64 runtime, delta, now;
2010         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2011         now = p->se.exec_start;
2012         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2013
2014         if (p->last_task_numa_placement) {
2015                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2016                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2017         } else {
2018                 delta = p->se.avg.load_sum;
2019                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2020         }
2021
2022         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2023         p->last_task_numa_placement = now;
2024
2025         return delta;
2026 }
2027
2028 /*
2029  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2030  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2031  * otherwise workloads might not converge.
2032  */
2033 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2034 {
2035         nodemask_t nodes;
2036         int dist;
2037
2038         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2039         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2040                 return nid;
2041
2042         /*
2043          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2044          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2045          * both the node itself, and on nearby nodes.
2046          */
2047         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2048                 unsigned long score, max_score = 0;
2049                 int node, max_node = nid;
2050
2051                 dist = sched_max_numa_distance;
2052
2053                 for_each_online_node(node) {
2054                         score = group_weight(p, node, dist);
2055                         if (score > max_score) {
2056                                 max_score = score;
2057                                 max_node = node;
2058                         }
2059                 }
2060                 return max_node;
2061         }
2062
2063         /*
2064          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2065          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2066          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2067          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2068          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2069          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2070          * keep the complexity of the search down.
2071          */
2072         nodes = node_online_map;
2073         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2074                 unsigned long max_faults = 0;
2075                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2076                 int a, b;
2077
2078                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2079                 if (!find_numa_distance(dist))
2080                         continue;
2081
2082                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2083                         unsigned long faults = 0;
2084                         nodemask_t this_group;
2085                         nodes_clear(this_group);
2086
2087                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2088                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2089                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2090                                         faults += group_faults(p, b);
2091                                         node_set(b, this_group);
2092                                         node_clear(b, nodes);
2093                                 }
2094                         }
2095
2096                         /* Remember the top group. */
2097                         if (faults > max_faults) {
2098                                 max_faults = faults;
2099                                 max_group = this_group;
2100                                 /*
2101                                  * subtle: at the smallest distance there is
2102                                  * just one node left in each "group", the
2103                                  * winner is the preferred nid.
2104                                  */
2105                                 nid = a;
2106                         }
2107                 }
2108                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2109                 if (!max_faults)
2110                         break;
2111                 nodes = max_group;
2112         }
2113         return nid;
2114 }
2115
2116 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2117 {
2118         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2119         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2120         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2121         unsigned long total_faults;
2122         u64 runtime, period;
2123         spinlock_t *group_lock = NULL;
2124
2125         /*
2126          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2127          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2128          * that the field is read in a single access:
2129          */
2130         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2131         if (p->numa_scan_seq == seq)
2132                 return;
2133         p->numa_scan_seq = seq;
2134         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2135
2136         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2137                        p->numa_faults_locality[1];
2138         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2139
2140         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2141         if (p->numa_group) {
2142                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2143                 spin_lock_irq(group_lock);
2144         }
2145
2146         /* Find the node with the highest number of faults */
2147         for_each_online_node(nid) {
2148                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2149                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2150                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2151                 int priv;
2152
2153                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2154                         long diff, f_diff, f_weight;
2155
2156                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2157                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2158                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2159                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2160
2161                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2162                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2163                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2164                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2165
2166                         /*
2167                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2168                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2169                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2170                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2171                          * faults are less important.
2172                          */
2173                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2174                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2175                                    (total_faults + 1);
2176                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2177                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2178
2179                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2180                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2181                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2182                         p->total_numa_faults += diff;
2183                         if (p->numa_group) {
2184                                 /*
2185                                  * safe because we can only change our own group
2186                                  *
2187                                  * mem_idx represents the offset for a given
2188                                  * nid and priv in a specific region because it
2189                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2190                                  */
2191                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2192                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2193                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2194                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2195                         }
2196                 }
2197
2198                 if (faults > max_faults) {
2199                         max_faults = faults;
2200                         max_nid = nid;
2201                 }
2202
2203                 if (group_faults > max_group_faults) {
2204                         max_group_faults = group_faults;
2205                         max_group_nid = nid;
2206                 }
2207         }
2208
2209         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2210
2211         if (p->numa_group) {
2212                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2213                 spin_unlock_irq(group_lock);
2214                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2215         }
2216
2217         if (max_faults) {
2218                 /* Set the new preferred node */
2219                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2220                         sched_setnuma(p, max_nid);
2221
2222                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2223                         numa_migrate_preferred(p);
2224         }
2225 }
2226
2227 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2228 {
2229         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2230 }
2231
2232 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2233 {
2234         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2235                 kfree_rcu(grp, rcu);
2236 }
2237
2238 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2239                         int *priv)
2240 {
2241         struct numa_group *grp, *my_grp;
2242         struct task_struct *tsk;
2243         bool join = false;
2244         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2245         int i;
2246
2247         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2248                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2249                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2250
2251                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2252                 if (!grp)
2253                         return;
2254
2255                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2256                 grp->active_nodes = 1;
2257                 grp->max_faults_cpu = 0;
2258                 spin_lock_init(&grp->lock);
2259                 grp->gid = p->pid;
2260                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2261                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2262                                                 nr_node_ids;
2263
2264                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2265                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2266
2267                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2268
2269                 grp->nr_tasks++;
2270                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2271         }
2272
2273         rcu_read_lock();
2274         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2275
2276         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2277                 goto no_join;
2278
2279         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2280         if (!grp)
2281                 goto no_join;
2282
2283         my_grp = p->numa_group;
2284         if (grp == my_grp)
2285                 goto no_join;
2286
2287         /*
2288          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2289          * the other task will join us.
2290          */
2291         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2292                 goto no_join;
2293
2294         /*
2295          * Tie-break on the grp address.
2296          */
2297         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2298                 goto no_join;
2299
2300         /* Always join threads in the same process. */
2301         if (tsk->mm == current->mm)
2302                 join = true;
2303
2304         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2305         if (flags & TNF_SHARED)
2306                 join = true;
2307
2308         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2309         *priv = !join;
2310
2311         if (join && !get_numa_group(grp))
2312                 goto no_join;
2313
2314         rcu_read_unlock();
2315
2316         if (!join)
2317                 return;
2318
2319         BUG_ON(irqs_disabled());
2320         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2321
2322         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2323                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2324                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2325         }
2326         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2327         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2328
2329         my_grp->nr_tasks--;
2330         grp->nr_tasks++;
2331
2332         spin_unlock(&my_grp->lock);
2333         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2334
2335         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2336
2337         put_numa_group(my_grp);
2338         return;
2339
2340 no_join:
2341         rcu_read_unlock();
2342         return;
2343 }
2344
2345 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2346 {
2347         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2348         void *numa_faults = p->numa_faults;
2349         unsigned long flags;
2350         int i;
2351
2352         if (grp) {
2353                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2354                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2355                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2356                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2357
2358                 grp->nr_tasks--;
2359                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2360                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2361                 put_numa_group(grp);
2362         }
2363
2364         p->numa_faults = NULL;
2365         kfree(numa_faults);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2370  */
2371 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2372 {
2373         struct task_struct *p = current;
2374         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2375         int cpu_node = task_node(current);
2376         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2377         struct numa_group *ng;
2378         int priv;
2379
2380         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2381                 return;
2382
2383         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2384         if (!p->mm)
2385                 return;
2386
2387         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2388         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2389                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2390                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2391
2392                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2393                 if (!p->numa_faults)
2394                         return;
2395
2396                 p->total_numa_faults = 0;
2397                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2398         }
2399
2400         /*
2401          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2402          * to be private if the accessing pid has not changed
2403          */
2404         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2405                 priv = 1;
2406         } else {
2407                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2408                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2409                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2410         }
2411
2412         /*
2413          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2414          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2415          * actively using should be counted as local. This allows the
2416          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2417          */
2418         ng = p->numa_group;
2419         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2420                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2421                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2422                 local = 1;
2423
2424         task_numa_placement(p);
2425
2426         /*
2427          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2428          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2429          */
2430         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2431                 numa_migrate_preferred(p);
2432
2433         if (migrated)
2434                 p->numa_pages_migrated += pages;
2435         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2436                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2437
2438         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2439         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2440         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2441 }
2442
2443 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2444 {
2445         /*
2446          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2447          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2448          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2449          * much of an issue though, since this is just used for
2450          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2451          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2452          */
2453         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2454         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2455 }
2456
2457 /*
2458  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2459  * Triggered from task_tick_numa().
2460  */
2461 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2462 {
2463         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2464         struct task_struct *p = current;
2465         struct mm_struct *mm = p->mm;
2466         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2467         struct vm_area_struct *vma;
2468         unsigned long start, end;
2469         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2470         long pages, virtpages;
2471
2472         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2473
2474         work->next = work; /* protect against double add */
2475         /*
2476          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2477          *
2478          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2479          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2480          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2481          * work.
2482          */
2483         if (p->flags & PF_EXITING)
2484                 return;
2485
2486         if (!mm->numa_next_scan) {
2487                 mm->numa_next_scan = now +
2488                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2489         }
2490
2491         /*
2492          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2493          */
2494         migrate = mm->numa_next_scan;
2495         if (time_before(now, migrate))
2496                 return;
2497
2498         if (p->numa_scan_period == 0) {
2499                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2500                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2501         }
2502
2503         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2504         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2505                 return;
2506
2507         /*
2508          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2509          * the next time around.
2510          */
2511         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2512
2513         start = mm->numa_scan_offset;
2514         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2515         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2516         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2517         if (!pages)
2518                 return;
2519
2520
2521         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2522                 return;
2523         vma = find_vma(mm, start);
2524         if (!vma) {
2525                 reset_ptenuma_scan(p);
2526                 start = 0;
2527                 vma = mm->mmap;
2528         }
2529         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2530                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2531                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 /*
2536                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2537                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2538                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2539                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2540                  */
2541                 if (!vma->vm_mm ||
2542                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2543                         continue;
2544
2545                 /*
2546                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2547                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2548                  */
2549                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2550                         continue;
2551
2552                 do {
2553                         start = max(start, vma->vm_start);
2554                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2555                         end = min(end, vma->vm_end);
2556                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2557
2558                         /*
2559                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2560                          * hpages that have at least one present PTE that
2561                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2562                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2563                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2564                          * areas faster.
2565                          */
2566                         if (nr_pte_updates)
2567                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2568                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2569
2570                         start = end;
2571                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2572                                 goto out;
2573
2574                         cond_resched();
2575                 } while (end != vma->vm_end);
2576         }
2577
2578 out:
2579         /*
2580          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2581          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2582          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2583          * scanner to the start so check it now.
2584          */
2585         if (vma)
2586                 mm->numa_scan_offset = start;
2587         else
2588                 reset_ptenuma_scan(p);
2589         up_read(&mm->mmap_sem);
2590
2591         /*
2592          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2593          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2594          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2595          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2596          */
2597         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2598                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2599                 p->node_stamp += 32 * diff;
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Drive the periodic memory faults..
2605  */
2606 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2607 {
2608         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2609         u64 period, now;
2610
2611         /*
2612          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2613          */
2614         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2615                 return;
2616
2617         /*
2618          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2619          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2620          * task needs to have done some actual work before we bother with
2621          * NUMA placement.
2622          */
2623         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2624         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2625
2626         if (now > curr->node_stamp + period) {
2627                 if (!curr->node_stamp)
2628                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2629                 curr->node_stamp += period;
2630
2631                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2632                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2633                         task_work_add(curr, work, true);
2634                 }
2635         }
2636 }
2637
2638 #else
2639 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2640 {
2641 }
2642
2643 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2644 {
2645 }
2646
2647 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2648 {
2649 }
2650
2651 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2652
2653 static void
2654 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2655 {
2656         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2657         if (!parent_entity(se))
2658                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2659 #ifdef CONFIG_SMP
2660         if (entity_is_task(se)) {
2661                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2662
2663                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2664                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2665         }
2666 #endif
2667         cfs_rq->nr_running++;
2668 }
2669
2670 static void
2671 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2672 {
2673         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2674         if (!parent_entity(se))
2675                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2676 #ifdef CONFIG_SMP
2677         if (entity_is_task(se)) {
2678                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2679                 list_del_init(&se->group_node);
2680         }
2681 #endif
2682         cfs_rq->nr_running--;
2683 }
2684
2685 /*
2686  * Signed add and clamp on underflow.
2687  *
2688  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2689  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2690  * values.
2691  */
2692 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2693         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2694         typeof(_val) val = (_val);                              \
2695         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2696                                                                 \
2697         res = var + val;                                        \
2698                                                                 \
2699         if (val < 0 && res > var)                               \
2700                 res = 0;                                        \
2701                                                                 \
2702         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2703 } while (0)
2704
2705 /*
2706  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2707  *
2708  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2709  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2710  * values.
2711  */
2712 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2713         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2714         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2715         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2716         res = var - val;                                        \
2717         if (res > var)                                          \
2718                 res = 0;                                        \
2719         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2720 } while (0)
2721
2722 #ifdef CONFIG_SMP
2723 /*
2724  * XXX we want to get rid of these helpers and use the full load resolution.
2725  */
2726 static inline long se_weight(struct sched_entity *se)
2727 {
2728         return scale_load_down(se->load.weight);
2729 }
2730
2731 static inline long se_runnable(struct sched_entity *se)
2732 {
2733         return scale_load_down(se->runnable_weight);
2734 }
2735
2736 static inline void
2737 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2738 {
2739         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2740
2741         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2742         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2743 }
2744
2745 static inline void
2746 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2747 {
2748         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2749
2750         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2751         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2752                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2753 }
2754
2755 static inline void
2756 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2757 {
2758         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2759         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2760 }
2761
2762 static inline void
2763 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2764 {
2765         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2766         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2767 }
2768 #else
2769 static inline void
2770 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2771 static inline void
2772 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2773 static inline void
2774 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2775 static inline void
2776 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2777 #endif
2778
2779 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2780                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2781 {
2782         if (se->on_rq) {
2783                 /* commit outstanding execution time */
2784                 if (cfs_rq->curr == se)
2785                         update_curr(cfs_rq);
2786                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2787                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2788         }
2789         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2790
2791         se->runnable_weight = runnable;
2792         update_load_set(&se->load, weight);
2793
2794 #ifdef CONFIG_SMP
2795         do {
2796                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2797
2798                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2799                 se->avg.runnable_load_avg =
2800                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2801         } while (0);
2802 #endif
2803
2804         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2805         if (se->on_rq) {
2806                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2807                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2808         }
2809 }
2810
2811 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2812 {
2813         struct sched_entity *se = &p->se;
2814         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2815         struct load_weight *load = &se->load;
2816         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2817
2818         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2819         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2820 }
2821
2822 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2823 #ifdef CONFIG_SMP
2824 /*
2825  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2826  * global sum we all love to hate.
2827  *
2828  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2829  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2830  *
2831  *                     tg->weight * grq->load.weight
2832  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2833  *                        \Sum grq->load.weight
2834  *
2835  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2836  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2837  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2838  *
2839  * So instead of the above, we substitute:
2840  *
2841  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2842  *
2843  * which yields the following:
2844  *
2845  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2846  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2847  *                              tg->load_avg
2848  *
2849  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2850  *
2851  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2852  *
2853  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2854  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2855  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2856  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2857  * yielding bad latency etc..
2858  *
2859  * Now, in that special case (1) reduces to:
2860  *
2861  *                     tg->weight * grq->load.weight
2862  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2863  *                          grp->load.weight
2864  *
2865  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2866  *
2867  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2868  * UP case, like:
2869  *
2870  *   ge->load.weight =
2871  *
2872  *              tg->weight * grq->load.weight
2873  *     ---------------------------------------------------         (5)
2874  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2875  *
2876  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2877  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2878  *
2879  *
2880  *                     tg->weight * grq->load.weight
2881  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2882  *                              tg_load_avg'
2883  *
2884  * Where:
2885  *
2886  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2887  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2888  *
2889  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2890  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2891  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2892  *
2893  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2894  *
2895  * hence icky!
2896  */
2897 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2898 {
2899         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2900         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2901
2902         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2903
2904         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2905
2906         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2907
2908         /* Ensure tg_weight >= load */
2909         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2910         tg_weight += load;
2911
2912         shares = (tg_shares * load);
2913         if (tg_weight)
2914                 shares /= tg_weight;
2915
2916         /*
2917          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2918          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2919          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2920          * the group on a CPU.
2921          *
2922          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2923          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2924          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2925          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2926          * instead of 0.
2927          */
2928         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2929 }
2930
2931 /*
2932  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2933  * the group entity weight calculated above.
2934  *
2935  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2936  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2937  * does not represent the runnable weight.
2938  *
2939  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2940  * runqueue:
2941  *
2942  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2943  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2944  *                                               grq->avg.load_avg
2945  *
2946  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2947  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2948  *
2949  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2950  *
2951  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2952  *              -----------------------------------------------------   (8)
2953  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2954  *
2955  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2956  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2957  */
2958 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2959 {
2960         long runnable, load_avg;
2961
2962         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2963                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2964
2965         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2966                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2967
2968         runnable *= shares;
2969         if (load_avg)
2970                 runnable /= load_avg;
2971
2972         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2973 }
2974 #endif /* CONFIG_SMP */
2975
2976 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2977
2978 /*
2979  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
2980  * runqueue.
2981  */
2982 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
2983 {
2984         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2985         long shares, runnable;
2986
2987         if (!gcfs_rq)
2988                 return;
2989
2990         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
2991                 return;
2992
2993 #ifndef CONFIG_SMP
2994         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
2995
2996         if (likely(se->load.weight == shares))
2997                 return;
2998 #else
2999         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3000         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3001 #endif
3002
3003         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3004 }
3005
3006 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3007 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3008 {
3009 }
3010 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3011
3012 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3013 {
3014         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3015
3016         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3017                 /*
3018                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3019                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3020                  * a real problem.
3021                  *
3022                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3023                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3024                  * number include things like RT tasks.
3025                  *
3026                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3027                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3028                  *
3029                  * See cpu_util().
3030                  */
3031                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3032         }
3033 }
3034
3035 #ifdef CONFIG_SMP
3036 /*
3037  * Approximate:
3038  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
3039  */
3040 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
3041 {
3042         unsigned int local_n;
3043
3044         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
3045                 return 0;
3046
3047         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
3048         local_n = n;
3049
3050         /*
3051          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
3052          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
3053          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
3054          *
3055          * To achieve constant time decay_load.
3056          */
3057         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
3058                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
3059                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
3060         }
3061
3062         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
3063         return val;
3064 }
3065
3066 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
3067 {
3068         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
3069
3070         /*
3071          * c1 = d1 y^p
3072          */
3073         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
3074
3075         /*
3076          *            p-1
3077          * c2 = 1024 \Sum y^n
3078          *            n=1
3079          *
3080          *              inf        inf
3081          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
3082          *              n=0        n=p
3083          */
3084         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
3085
3086         return c1 + c2 + c3;
3087 }
3088
3089 /*
3090  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
3091  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
3092  * the remainder of the (incomplete) current period.
3093  *
3094  *           d1          d2           d3
3095  *           ^           ^            ^
3096  *           |           |            |
3097  *         |<->|<----------------->|<--->|
3098  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
3099  *
3100  *                           p-1
3101  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
3102  *                           n=1
3103  *
3104  *    = u y^p +                                 (Step 1)
3105  *
3106  *                     p-1
3107  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
3108  *                     n=1
3109  */
3110 static __always_inline u32
3111 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
3112                unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3113 {
3114         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
3115         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
3116         u64 periods;
3117
3118         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(cpu);
3119         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
3120
3121         delta += sa->period_contrib;
3122         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
3123
3124         /*
3125          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
3126          */
3127         if (periods) {
3128                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
3129                 sa->runnable_load_sum =
3130                         decay_load(sa->runnable_load_sum, periods);
3131                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
3132
3133                 /*
3134                  * Step 2
3135                  */
3136                 delta %= 1024;
3137                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
3138                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
3139         }
3140         sa->period_contrib = delta;
3141
3142         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
3143         if (load)
3144                 sa->load_sum += load * contrib;
3145         if (runnable)
3146                 sa->runnable_load_sum += runnable * contrib;
3147         if (running)
3148                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
3149
3150         return periods;
3151 }
3152
3153 /*
3154  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
3155  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
3156  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
3157  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
3158  *
3159  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
3160  *      p0            p1           p2
3161  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
3162  *
3163  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
3164  *
3165  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
3166  * following representation of historical load:
3167  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
3168  *
3169  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
3170  *   y^32 = 0.5
3171  *
3172  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
3173  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
3174  * (u_0).
3175  *
3176  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
3177  * sum again by y is sufficient to update:
3178  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
3179  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
3180  */
3181 static __always_inline int
3182 ___update_load_sum(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
3183                   unsigned long load, unsigned long runnable, int running)
3184 {
3185         u64 delta;
3186
3187         delta = now - sa->last_update_time;
3188         /*
3189          * This should only happen when time goes backwards, which it
3190          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
3191          */
3192         if ((s64)delta < 0) {
3193                 sa->last_update_time = now;
3194                 return 0;
3195         }
3196
3197         /*
3198          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
3199          * approximation of 1us and fast to compute.
3200          */
3201         delta >>= 10;
3202         if (!delta)
3203                 return 0;
3204
3205         sa->last_update_time += delta << 10;
3206
3207         /*
3208          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3209          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3210          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3211          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3212          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3213          * this happens during idle_balance() which calls
3214          * update_blocked_averages()
3215          */
3216         if (!load)
3217                 runnable = running = 0;
3218
3219         /*
3220          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3221          * accrues by two steps:
3222          *
3223          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3224          * crossed period boundaries, finish.
3225          */
3226         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, load, runnable, running))
3227                 return 0;
3228
3229         return 1;
3230 }
3231
3232 static __always_inline void
3233 ___update_load_avg(struct sched_avg *sa, unsigned long load, unsigned long runnable)
3234 {
3235         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3236
3237         /*
3238          * Step 2: update *_avg.
3239          */
3240         sa->load_avg = div_u64(load * sa->load_sum, divider);
3241         sa->runnable_load_avg = div_u64(runnable * sa->runnable_load_sum, divider);
3242         sa->util_avg = sa->util_sum / divider;
3243 }
3244
3245 /*
3246  * When a task is dequeued, its estimated utilization should not be update if
3247  * its util_avg has not been updated at least once.
3248  * This flag is used to synchronize util_avg updates with util_est updates.
3249  * We map this information into the LSB bit of the utilization saved at
3250  * dequeue time (i.e. util_est.dequeued).
3251  */
3252 #define UTIL_AVG_UNCHANGED 0x1
3253
3254 static inline void cfs_se_util_change(struct sched_avg *avg)
3255 {
3256         unsigned int enqueued;
3257
3258         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3259                 return;
3260
3261         /* Avoid store if the flag has been already set */
3262         enqueued = avg->util_est.enqueued;
3263         if (!(enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED))
3264                 return;
3265
3266         /* Reset flag to report util_avg has been updated */
3267         enqueued &= ~UTIL_AVG_UNCHANGED;
3268         WRITE_ONCE(avg->util_est.enqueued, enqueued);
3269 }
3270
3271 /*
3272  * sched_entity:
3273  *
3274  *   task:
3275  *     se_runnable() == se_weight()
3276  *
3277  *   group: [ see update_cfs_group() ]
3278  *     se_weight()   = tg->weight * grq->load_avg / tg->load_avg
3279  *     se_runnable() = se_weight(se) * grq->runnable_load_avg / grq->load_avg
3280  *
3281  *   load_sum := runnable_sum
3282  *   load_avg = se_weight(se) * runnable_avg
3283  *
3284  *   runnable_load_sum := runnable_sum
3285  *   runnable_load_avg = se_runnable(se) * runnable_avg
3286  *
3287  * XXX collapse load_sum and runnable_load_sum
3288  *
3289  * cfq_rs:
3290  *
3291  *   load_sum = \Sum se_weight(se) * se->avg.load_sum
3292  *   load_avg = \Sum se->avg.load_avg
3293  *
3294  *   runnable_load_sum = \Sum se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum
3295  *   runnable_load_avg = \Sum se->avg.runable_load_avg
3296  */
3297
3298 static int
3299 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3300 {
3301         if (entity_is_task(se))
3302                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3303
3304         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, 0, 0, 0)) {
3305                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3306                 return 1;
3307         }
3308
3309         return 0;
3310 }
3311
3312 static int
3313 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3314 {
3315         if (entity_is_task(se))
3316                 se->runnable_weight = se->load.weight;
3317
3318         if (___update_load_sum(now, cpu, &se->avg, !!se->on_rq, !!se->on_rq,
3319                                 cfs_rq->curr == se)) {
3320
3321                 ___update_load_avg(&se->avg, se_weight(se), se_runnable(se));
3322                 cfs_se_util_change(&se->avg);
3323                 return 1;
3324         }
3325
3326         return 0;
3327 }
3328
3329 static int
3330 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3331 {
3332         if (___update_load_sum(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3333                                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3334                                 scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight),
3335                                 cfs_rq->curr != NULL)) {
3336
3337                 ___update_load_avg(&cfs_rq->avg, 1, 1);
3338                 return 1;
3339         }
3340
3341         return 0;
3342 }
3343
3344 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3345 /**
3346  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3347  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3348  * @force: update regardless of how small the difference
3349  *
3350  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3351  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3352  * considerations.
3353  *
3354  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3355  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3356  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3357  *
3358  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3359  */
3360 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3361 {
3362         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3363
3364         /*
3365          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3366          */
3367         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3368                 return;
3369
3370         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3371                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3372                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3373         }
3374 }
3375
3376 /*
3377  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3378  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3379  * including the state of rq->lock, should be made.
3380  */
3381 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3382                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3383 {
3384         u64 p_last_update_time;
3385         u64 n_last_update_time;
3386
3387         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3388                 return;
3389
3390         /*
3391          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3392          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3393          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3394          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3395          * the wakee more load sounds not bad.
3396          */
3397         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3398                 return;
3399
3400 #ifndef CONFIG_64BIT
3401         {
3402                 u64 p_last_update_time_copy;
3403                 u64 n_last_update_time_copy;
3404
3405                 do {
3406                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3407                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3408
3409                         smp_rmb();
3410
3411                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3412                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3413
3414                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3415                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3416         }
3417 #else
3418         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3419         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3420 #endif
3421         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3422         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3423 }
3424
3425
3426 /*
3427  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3428  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3429  * that for each group:
3430  *
3431  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3432  *
3433  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3434  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3435  *
3436  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3437  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3438  * their PELT windows aligned).
3439  *
3440  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3441  *
3442  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3443  *
3444  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3445  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3446  *
3447  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3448  *
3449  * And per (1) we have:
3450  *
3451  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3452  *
3453  * Which gives:
3454  *
3455  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3456  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3457  *                               grq->load.weight
3458  *
3459  * Except that is wrong!
3460  *
3461  * Because while for entities historical weight is not important and we
3462  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3463  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3464  *
3465  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3466  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3467  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3468  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3469  *
3470  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3471  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3472  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3473  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3474  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3475  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3476  *
3477  * So we'll have to approximate.. :/
3478  *
3479  * Given the constraint:
3480  *
3481  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3482  *
3483  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3484  * overlap.
3485  *
3486  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3487  *
3488  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3489  *
3490  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3491  *
3492  */
3493
3494 static inline void
3495 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3496 {
3497         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3498
3499         /* Nothing to update */
3500         if (!delta)
3501                 return;
3502
3503         /*
3504          * The relation between sum and avg is:
3505          *
3506          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3507          *
3508          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3509          */
3510
3511         /* Set new sched_entity's utilization */
3512         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3513         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3514
3515         /* Update parent cfs_rq utilization */
3516         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3517         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3518 }
3519
3520 static inline void
3521 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3522 {
3523         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3524         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3525         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3526         s64 delta_sum;
3527
3528         if (!runnable_sum)
3529                 return;
3530
3531         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3532
3533         if (runnable_sum >= 0) {
3534                 /*
3535                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3536                  * the CPU is saturated running == runnable.
3537                  */
3538                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3539                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3540         } else {
3541                 /*
3542                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3543                  * assuming all tasks are equally runnable.
3544                  */
3545                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3546                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3547                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3548                 }
3549
3550                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3551                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3552         }
3553
3554         /*
3555          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3556          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3557          * is not we rescale running_sum 1st
3558          */
3559         running_sum = se->avg.util_sum /
3560                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3561         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3562
3563         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3564         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3565
3566         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3567         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3568
3569         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3570         se->avg.load_avg = load_avg;
3571         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3572         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3573
3574         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3575         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3576         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3577         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3578
3579         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3580         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3581
3582         if (se->on_rq) {
3583                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3584                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3585         }
3586 }
3587
3588 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3589 {
3590         cfs_rq->propagate = 1;
3591         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3592 }
3593
3594 /* Update task and its cfs_rq load average */
3595 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3596 {
3597         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3598
3599         if (entity_is_task(se))
3600                 return 0;
3601
3602         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3603         if (!gcfs_rq->propagate)
3604                 return 0;
3605
3606         gcfs_rq->propagate = 0;
3607
3608         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3609
3610         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3611
3612         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3613         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3614
3615         return 1;
3616 }
3617
3618 /*
3619  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3620  * group_entity:
3621  */
3622 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3623 {
3624         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3625
3626         /*
3627          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3628          * decay it:
3629          */
3630         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3631                 return false;
3632
3633         /*
3634          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3635          * the utilization of the sched_entity:
3636          */
3637         if (gcfs_rq->propagate)
3638                 return false;
3639
3640         /*
3641          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3642          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3643          * waste of time to try to decay it:
3644          */
3645         return true;
3646 }
3647
3648 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3649
3650 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3651
3652 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3653 {
3654         return 0;
3655 }
3656
3657 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3658
3659 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3660
3661 /**
3662  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3663  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3664  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3665  *
3666  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3667  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3668  * post_init_entity_util_avg().
3669  *
3670  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3671  *
3672  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3673  *
3674  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3675  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3676  */
3677 static inline int
3678 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3679 {
3680         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3681         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3682         int decayed = 0;
3683
3684         if (cfs_rq->removed.nr) {
3685                 unsigned long r;
3686                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3687
3688                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3689                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3690                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3691                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3692                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3693                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3694
3695                 r = removed_load;
3696                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3697                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3698
3699                 r = removed_util;
3700                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3701                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3702
3703                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3704
3705                 decayed = 1;
3706         }
3707
3708         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3709
3710 #ifndef CONFIG_64BIT
3711         smp_wmb();
3712         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3713 #endif
3714
3715         if (decayed)
3716                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3717
3718         return decayed;
3719 }
3720
3721 /**
3722  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3723  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3724  * @se: sched_entity to attach
3725  *
3726  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3727  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3728  */
3729 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3730 {
3731         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3732
3733         /*
3734          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3735          * window because without that, really weird and wonderful things can
3736          * happen.
3737          *
3738          * XXX illustrate
3739          */
3740         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3741         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3742
3743         /*
3744          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3745          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3746          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3747          * _sum a little.
3748          */
3749         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3750
3751         se->avg.load_sum = divider;
3752         if (se_weight(se)) {
3753                 se->avg.load_sum =
3754                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3755         }
3756
3757         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3758
3759         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3760         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3761         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3762
3763         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3764
3765         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3766 }
3767
3768 /**
3769  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3770  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3771  * @se: sched_entity to detach
3772  *
3773  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3774  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3775  */
3776 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3777 {
3778         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3779         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3780         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3781
3782         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3783
3784         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Optional action to be done while updating the load average
3789  */
3790 #define UPDATE_TG       0x1
3791 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3792 #define DO_ATTACH       0x4
3793
3794 /* Update task and its cfs_rq load average */
3795 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3796 {
3797         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3798         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3799         int cpu = cpu_of(rq);
3800         int decayed;
3801
3802         /*
3803          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3804          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3805          */
3806         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3807                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3808
3809         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3810         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3811
3812         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3813
3814                 /*
3815                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3816                  * !last_update_time means we've passed through
3817                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3818                  *
3819                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3820                  */
3821                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3822                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3823
3824         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3825                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3826 }
3827
3828 #ifndef CONFIG_64BIT
3829 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3830 {
3831         u64 last_update_time_copy;
3832         u64 last_update_time;
3833
3834         do {
3835                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3836                 smp_rmb();
3837                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3838         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3839
3840         return last_update_time;
3841 }
3842 #else
3843 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3844 {
3845         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3846 }
3847 #endif
3848
3849 /*
3850  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3851  * the previous rq.
3852  */
3853 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3854 {
3855         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3856         u64 last_update_time;
3857
3858         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3859         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3864  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3865  */
3866 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3867 {
3868         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3869         unsigned long flags;
3870
3871         /*
3872          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3873          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3874          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3875          *
3876          * Similarly for groups, they will have passed through
3877          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3878          * calls this.
3879          */
3880
3881         sync_entity_load_avg(se);
3882
3883         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3884         ++cfs_rq->removed.nr;
3885         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3886         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3887         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3888         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3889 }
3890
3891 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3892 {
3893         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3894 }
3895
3896 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3897 {
3898         return cfs_rq->avg.load_avg;
3899 }
3900
3901 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3902
3903 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3904 {
3905         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3906 }
3907
3908 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3909 {
3910         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3911
3912         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3913 }
3914
3915 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3916 {
3917         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3918 }
3919
3920 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3921                                     struct task_struct *p)
3922 {
3923         unsigned int enqueued;
3924
3925         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3926                 return;
3927
3928         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3929         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3930         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3931         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3932 }
3933
3934 /*
3935  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3936  * based on the observation that:
3937  *
3938  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3939  *
3940  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3941  */
3942 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3943 {
3944         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3945 }
3946
3947 static void
3948 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3949 {
3950         long last_ewma_diff;
3951         struct util_est ue;
3952
3953         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3954                 return;
3955
3956         /*
3957          * Update root cfs_rq's estimated utilization
3958          *
3959          * If *p is the last task then the root cfs_rq's estimated utilization
3960          * of a CPU is 0 by definition.
3961          */
3962         ue.enqueued = 0;
3963         if (cfs_rq->nr_running) {
3964                 ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3965                 ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3966                                      (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3967         }
3968         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3969
3970         /*
3971          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3972          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3973          */
3974         if (!task_sleep)
3975                 return;
3976
3977         /*
3978          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3979          * skip the util_est update.
3980          */
3981         ue = p->se.avg.util_est;
3982         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3983                 return;
3984
3985         /*
3986          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3987          * already ~1% close to its last activation value.
3988          */
3989         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3990         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3991         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3992                 return;
3993
3994         /*
3995          * Update Task's estimated utilization
3996          *
3997          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3998          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3999          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
4000          * Weighted Moving Average (EWMA):
4001          *
4002          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
4003          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
4004          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
4005          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
4006          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
4007          *
4008          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
4009          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
4010          */
4011         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4012         ue.ewma  += last_ewma_diff;
4013         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
4014         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
4015 }
4016
4017 #else /* CONFIG_SMP */
4018
4019 static inline int
4020 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
4021 {
4022         return 0;
4023 }
4024
4025 #define UPDATE_TG       0x0
4026 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
4027 #define DO_ATTACH       0x0
4028
4029 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
4030 {
4031         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
4032 }
4033
4034 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
4035
4036 static inline void
4037 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
4038 static inline void
4039 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
4040
4041 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
4042 {
4043         return 0;
4044 }
4045
4046 static inline void
4047 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
4048
4049 static inline void
4050 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
4051                  bool task_sleep) {}
4052
4053 #endif /* CONFIG_SMP */
4054
4055 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4056 {
4057 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
4058         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
4059
4060         if (d < 0)
4061                 d = -d;
4062
4063         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
4064                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
4065 #endif
4066 }
4067
4068 static void
4069 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
4070 {
4071         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4072
4073         /*
4074          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
4075          * however the extra weight of the new task will slow them down a
4076          * little, place the new task so that it fits in the slot that
4077          * stays open at the end.
4078          */
4079         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
4080                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
4081
4082         /* sleeps up to a single latency don't count. */
4083         if (!initial) {
4084                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
4085
4086                 /*
4087                  * Halve their sleep time's effect, to allow
4088                  * for a gentler effect of sleepers:
4089                  */
4090                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
4091                         thresh >>= 1;
4092
4093                 vruntime -= thresh;
4094         }
4095
4096         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
4097         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
4098 }
4099
4100 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
4101
4102 static inline void check_schedstat_required(void)
4103 {
4104 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4105         if (schedstat_enabled())
4106                 return;
4107
4108         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
4109         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
4110                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
4111                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
4112                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
4113                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
4114                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
4115                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
4116                              "kernel parameter schedstats=enable or "
4117                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
4118         }
4119 #endif
4120 }
4121
4122
4123 /*
4124  * MIGRATION
4125  *
4126  *      dequeue
4127  *        update_curr()
4128  *          update_min_vruntime()
4129  *        vruntime -= min_vruntime
4130  *
4131  *      enqueue
4132  *        update_curr()
4133  *          update_min_vruntime()
4134  *        vruntime += min_vruntime
4135  *
4136  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
4137  * min_vruntime are up-to-date.
4138  *
4139  * WAKEUP (remote)
4140  *
4141  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
4142  *        vruntime -= min_vruntime
4143  *
4144  *      enqueue
4145  *        update_curr()
4146  *          update_min_vruntime()
4147  *        vruntime += min_vruntime
4148  *
4149  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
4150  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
4151  */
4152
4153 static void
4154 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4155 {
4156         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
4157         bool curr = cfs_rq->curr == se;
4158
4159         /*
4160          * If we're the current task, we must renormalise before calling
4161          * update_curr().
4162          */
4163         if (renorm && curr)
4164                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4165
4166         update_curr(cfs_rq);
4167
4168         /*
4169          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4170          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4171          * placed in the past could significantly boost this task to the
4172          * fairness detriment of existing tasks.
4173          */
4174         if (renorm && !curr)
4175                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4176
4177         /*
4178          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4179          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4180          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4181          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4182          *     its group cfs_rq
4183          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4184          */
4185         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4186         update_cfs_group(se);
4187         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4188         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4189
4190         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4191                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4192
4193         check_schedstat_required();
4194         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4195         check_spread(cfs_rq, se);
4196         if (!curr)
4197                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4198         se->on_rq = 1;
4199
4200         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4201                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4202                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4203         }
4204 }
4205
4206 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4207 {
4208         for_each_sched_entity(se) {
4209                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4210                 if (cfs_rq->last != se)
4211                         break;
4212
4213                 cfs_rq->last = NULL;
4214         }
4215 }
4216
4217 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4218 {
4219         for_each_sched_entity(se) {
4220                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4221                 if (cfs_rq->next != se)
4222                         break;
4223
4224                 cfs_rq->next = NULL;
4225         }
4226 }
4227
4228 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4229 {
4230         for_each_sched_entity(se) {
4231                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4232                 if (cfs_rq->skip != se)
4233                         break;
4234
4235                 cfs_rq->skip = NULL;
4236         }
4237 }
4238
4239 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4240 {
4241         if (cfs_rq->last == se)
4242                 __clear_buddies_last(se);
4243
4244         if (cfs_rq->next == se)
4245                 __clear_buddies_next(se);
4246
4247         if (cfs_rq->skip == se)
4248                 __clear_buddies_skip(se);
4249 }
4250
4251 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4252
4253 static void
4254 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4255 {
4256         /*
4257          * Update run-time statistics of the 'current'.
4258          */
4259         update_curr(cfs_rq);
4260
4261         /*
4262          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4263          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4264          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4265          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4266          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4267          *     of its group cfs_rq.
4268          */
4269         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4270         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4271
4272         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4273
4274         clear_buddies(cfs_rq, se);
4275
4276         if (se != cfs_rq->curr)
4277                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4278         se->on_rq = 0;
4279         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4280
4281         /*
4282          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4283          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4284          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4285          * can move min_vruntime forward still more.
4286          */
4287         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4288                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4289
4290         /* return excess runtime on last dequeue */
4291         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4292
4293         update_cfs_group(se);
4294
4295         /*
4296          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4297          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4298          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4299          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4300          */
4301         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
4302                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4303 }
4304
4305 /*
4306  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4307  */
4308 static void
4309 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4310 {
4311         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4312         struct sched_entity *se;
4313         s64 delta;
4314
4315         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4316         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4317         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4318                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4319                 /*
4320                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4321                  * re-elected due to buddy favours.
4322                  */
4323                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4324                 return;
4325         }
4326
4327         /*
4328          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4329          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4330          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4331          */
4332         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4333                 return;
4334
4335         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4336         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4337
4338         if (delta < 0)
4339                 return;
4340
4341         if (delta > ideal_runtime)
4342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4343 }
4344
4345 static void
4346 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4347 {
4348         /* 'current' is not kept within the tree. */
4349         if (se->on_rq) {
4350                 /*
4351                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4352                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4353                  * runqueue.
4354                  */
4355                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4356                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4357                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4358         }
4359
4360         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4361         cfs_rq->curr = se;
4362
4363         /*
4364          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4365          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4366          * when there are only lesser-weight tasks around):
4367          */
4368         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4369                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4370                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4371                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4372         }
4373
4374         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4375 }
4376
4377 static int
4378 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4379
4380 /*
4381  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4382  * 1) keep things fair between processes/task groups
4383  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4384  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4385  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4386  */
4387 static struct sched_entity *
4388 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4389 {
4390         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4391         struct sched_entity *se;
4392
4393         /*
4394          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4395          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4396          */
4397         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4398                 left = curr;
4399
4400         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4401
4402         /*
4403          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4404          * be done without getting too unfair.
4405          */
4406         if (cfs_rq->skip == se) {
4407                 struct sched_entity *second;
4408
4409                 if (se == curr) {
4410                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4411                 } else {
4412                         second = __pick_next_entity(se);
4413                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4414                                 second = curr;
4415                 }
4416
4417                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4418                         se = second;
4419         }
4420
4421         /*
4422          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4423          */
4424         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4425                 se = cfs_rq->last;
4426
4427         /*
4428          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4429          */
4430         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4431                 se = cfs_rq->next;
4432
4433         clear_buddies(cfs_rq, se);
4434
4435         return se;
4436 }
4437
4438 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4439
4440 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4441 {
4442         /*
4443          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4444          * was not called and update_curr() has to be done:
4445          */
4446         if (prev->on_rq)
4447                 update_curr(cfs_rq);
4448
4449         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4450         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4451
4452         check_spread(cfs_rq, prev);
4453
4454         if (prev->on_rq) {
4455                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4456                 /* Put 'current' back into the tree. */
4457                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4458                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4459                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4460         }
4461         cfs_rq->curr = NULL;
4462 }
4463
4464 static void
4465 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4466 {
4467         /*
4468          * Update run-time statistics of the 'current'.
4469          */
4470         update_curr(cfs_rq);
4471
4472         /*
4473          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4474          */
4475         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4476         update_cfs_group(curr);
4477
4478 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4479         /*
4480          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4481          * validating it and just reschedule.
4482          */
4483         if (queued) {
4484                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4485                 return;
4486         }
4487         /*
4488          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4489          */
4490         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4491                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4492                 return;
4493 #endif
4494
4495         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4496                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4497 }
4498
4499
4500 /**************************************************
4501  * CFS bandwidth control machinery
4502  */
4503
4504 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4505
4506 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4507 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4508
4509 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4510 {
4511         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4512 }
4513
4514 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4515 {
4516         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4517 }
4518
4519 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4520 {
4521         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4522 }
4523 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4524 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4525 {
4526         return true;
4527 }
4528
4529 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4530 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4531 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4532
4533 /*
4534  * default period for cfs group bandwidth.
4535  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4536  */
4537 static inline u64 default_cfs_period(void)
4538 {
4539         return 100000000ULL;
4540 }
4541
4542 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4543 {
4544         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4545 }
4546
4547 /*
4548  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4549  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4550  * additional synchronization around rq->lock.
4551  *
4552  * requires cfs_b->lock
4553  */
4554 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4555 {
4556         u64 now;
4557
4558         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4559                 return;
4560
4561         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4562         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4563         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4564 }
4565
4566 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4567 {
4568         return &tg->cfs_bandwidth;
4569 }
4570
4571 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4572 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4573 {
4574         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4575                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4576
4577         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4578 }
4579
4580 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4581 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4582 {
4583         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4584         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4585         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4586
4587         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4588         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4589
4590         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4591         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4592                 amount = min_amount;
4593         else {
4594                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4595
4596                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4597                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4598                         cfs_b->runtime -= amount;
4599                         cfs_b->idle = 0;
4600                 }
4601         }
4602         expires = cfs_b->runtime_expires;
4603         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4604
4605         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4606         /*
4607          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4608          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4609          * issued.
4610          */
4611         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4612                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4613
4614         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4615 }
4616
4617 /*
4618  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4619  * fact that rq->clock snapshots this value.
4620  */
4621 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4622 {
4623         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4624
4625         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4626         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4627                 return;
4628
4629         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4630                 return;
4631
4632         /*
4633          * If the local deadline has passed we have to consider the
4634          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4635          * has not truly expired.
4636          *
4637          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4638          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4639          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4640          * exact equality, so a partial write will still work.
4641          */
4642
4643         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4644                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4645                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4646         } else {
4647                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4648                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4649         }
4650 }
4651
4652 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4653 {
4654         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4655         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4656         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4657
4658         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4659                 return;
4660
4661         /*
4662          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4663          * hierarchy can be throttled
4664          */
4665         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4666                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4667 }
4668
4669 static __always_inline
4670 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4671 {
4672         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4673                 return;
4674
4675         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4676 }
4677
4678 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4679 {
4680         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4681 }
4682
4683 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4684 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4685 {
4686         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4691  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4692  * load-balance operations.
4693  */
4694 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4695                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4696 {
4697         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4698
4699         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4700         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4701
4702         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4703                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4704 }
4705
4706 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4707 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4708 {
4709         struct rq *rq = data;
4710         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4711
4712         cfs_rq->throttle_count--;
4713         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4714                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4715                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4716                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4717         }
4718
4719         return 0;
4720 }
4721
4722 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4723 {
4724         struct rq *rq = data;
4725         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4726
4727         /* group is entering throttled state, stop time */
4728         if (!cfs_rq->throttle_count)
4729                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4730         cfs_rq->throttle_count++;
4731
4732         return 0;
4733 }
4734
4735 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4736 {
4737         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4738         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4739         struct sched_entity *se;
4740         long task_delta, dequeue = 1;
4741         bool empty;
4742
4743         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4744
4745         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4746         rcu_read_lock();
4747         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4748         rcu_read_unlock();
4749
4750         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4751         for_each_sched_entity(se) {
4752                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4753                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4754                 if (!se->on_rq)
4755                         break;
4756
4757                 if (dequeue)
4758                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4759                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4760
4761                 if (qcfs_rq->load.weight)
4762                         dequeue = 0;
4763         }
4764
4765         if (!se)
4766                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4767
4768         cfs_rq->throttled = 1;
4769         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4770         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4771         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4772
4773         /*
4774          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4775          * distribute_cfs_runtime will not see us
4776          */
4777         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4778
4779         /*
4780          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4781          * timer is running.
4782          */
4783         if (empty)
4784                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4785
4786         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4787 }
4788
4789 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4790 {
4791         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4792         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4793         struct sched_entity *se;
4794         int enqueue = 1;
4795         long task_delta;
4796
4797         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4798
4799         cfs_rq->throttled = 0;
4800
4801         update_rq_clock(rq);
4802
4803         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4804         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4805         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4806         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4807
4808         /* update hierarchical throttle state */
4809         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4810
4811         if (!cfs_rq->load.weight)
4812                 return;
4813
4814         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4815         for_each_sched_entity(se) {
4816                 if (se->on_rq)
4817                         enqueue = 0;
4818
4819                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4820                 if (enqueue)
4821                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4822                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4823
4824                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4825                         break;
4826         }
4827
4828         if (!se)
4829                 add_nr_running(rq, task_delta);
4830
4831         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4832         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4833                 resched_curr(rq);
4834 }
4835
4836 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4837                 u64 remaining, u64 expires)
4838 {
4839         struct cfs_rq *cfs_rq;
4840         u64 runtime;
4841         u64 starting_runtime = remaining;
4842
4843         rcu_read_lock();
4844         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4845                                 throttled_list) {
4846                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4847                 struct rq_flags rf;
4848
4849                 rq_lock(rq, &rf);
4850                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4851                         goto next;
4852
4853                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4854                 if (runtime > remaining)
4855                         runtime = remaining;
4856                 remaining -= runtime;
4857
4858                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4859                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4860
4861                 /* we check whether we're throttled above */
4862                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4863                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4864
4865 next:
4866                 rq_unlock(rq, &rf);
4867
4868                 if (!remaining)
4869                         break;
4870         }
4871         rcu_read_unlock();
4872
4873         return starting_runtime - remaining;
4874 }
4875
4876 /*
4877  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4878  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4879  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4880  * used to track this state.
4881  */
4882 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4883 {
4884         u64 runtime, runtime_expires;
4885         int throttled;
4886
4887         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4888         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4889                 goto out_deactivate;
4890
4891         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4892         cfs_b->nr_periods += overrun;
4893
4894         /*
4895          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4896          * we're going inactive then everything else can be deferred
4897          */
4898         if (cfs_b->idle && !throttled)
4899                 goto out_deactivate;
4900
4901         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4902
4903         if (!throttled) {
4904                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4905                 cfs_b->idle = 1;
4906                 return 0;
4907         }
4908
4909         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4910         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4911
4912         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4913
4914         /*
4915          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4916          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4917          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4918          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4919          * only by limited amounts in that extreme case.
4920          */
4921         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4922                 runtime = cfs_b->runtime;
4923                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4924                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4925                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4926                                                  runtime_expires);
4927                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4928
4929                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4930
4931                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4932         }
4933
4934         /*
4935          * While we are ensured activity in the period following an
4936          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4937          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4938          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4939          */
4940         cfs_b->idle = 0;
4941
4942         return 0;
4943
4944 out_deactivate:
4945         return 1;
4946 }
4947
4948 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4949 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4950 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4951 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4952 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4953 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4954
4955 /*
4956  * Are we near the end of the current quota period?
4957  *
4958  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4959  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4960  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4961  */
4962 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4963 {
4964         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4965         u64 remaining;
4966
4967         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4968         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4969                 return 1;
4970
4971         /* is a quota refresh about to occur? */
4972         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4973         if (remaining < min_expire)
4974                 return 1;
4975
4976         return 0;
4977 }
4978
4979 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4980 {
4981         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4982
4983         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4984         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4985                 return;
4986
4987         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4988                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4989                         HRTIMER_MODE_REL);
4990 }
4991
4992 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4993 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4994 {
4995         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4996         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4997
4998         if (slack_runtime <= 0)
4999                 return;
5000
5001         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5002         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
5003             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
5004                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
5005
5006                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
5007                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
5008                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
5009                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
5010         }
5011         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5012
5013         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
5014         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
5015 }
5016
5017 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5018 {
5019         if (!cfs_bandwidth_used())
5020                 return;
5021
5022         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
5023                 return;
5024
5025         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
5026 }
5027
5028 /*
5029  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
5030  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
5031  */
5032 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5033 {
5034         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
5035         u64 expires;
5036
5037         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
5038         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5039         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
5040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5041                 return;
5042         }
5043
5044         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
5045                 runtime = cfs_b->runtime;
5046
5047         expires = cfs_b->runtime_expires;
5048         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5049
5050         if (!runtime)
5051                 return;
5052
5053         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
5054
5055         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5056         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
5057                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
5058         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5059 }
5060
5061 /*
5062  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
5063  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
5064  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
5065  */
5066 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
5067 {
5068         if (!cfs_bandwidth_used())
5069                 return;
5070
5071         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
5072         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
5073                 return;
5074
5075         /* ensure the group is not already throttled */
5076         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5077                 return;
5078
5079         /* update runtime allocation */
5080         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
5081         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
5082                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5083 }
5084
5085 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
5086 {
5087         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
5088
5089         if (!cfs_bandwidth_used())
5090                 return;
5091
5092         if (!tg->parent)
5093                 return;
5094
5095         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5096         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
5097
5098         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
5099         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
5100 }
5101
5102 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
5103 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5104 {
5105         if (!cfs_bandwidth_used())
5106                 return false;
5107
5108         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
5109                 return false;
5110
5111         /*
5112          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
5113          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
5114          */
5115         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5116                 return true;
5117
5118         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
5119         return true;
5120 }
5121
5122 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
5123 {
5124         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5125                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
5126
5127         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
5128
5129         return HRTIMER_NORESTART;
5130 }
5131
5132 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
5133 {
5134         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
5135                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
5136         int overrun;
5137         int idle = 0;
5138
5139         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5140         for (;;) {
5141                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
5142                 if (!overrun)
5143                         break;
5144
5145                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
5146         }
5147         if (idle)
5148                 cfs_b->period_active = 0;
5149         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5150
5151         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
5152 }
5153
5154 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5155 {
5156         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
5157         cfs_b->runtime = 0;
5158         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
5159         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
5160
5161         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
5162         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5163         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5164         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5165         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5166 }
5167
5168 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5169 {
5170         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5171         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5172 }
5173
5174 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5175 {
5176         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5177
5178         if (!cfs_b->period_active) {
5179                 cfs_b->period_active = 1;
5180                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5181                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5182         }
5183 }
5184
5185 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5186 {
5187         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5188         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5189                 return;
5190
5191         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5192         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5193 }
5194
5195 /*
5196  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5197  *
5198  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5199  * bits doesn't do much.
5200  */
5201
5202 /* cpu online calback */
5203 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5204 {
5205         struct task_group *tg;
5206
5207         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5208
5209         rcu_read_lock();
5210         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5211                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5212                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5213
5214                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5215                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5216                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5217         }
5218         rcu_read_unlock();
5219 }
5220
5221 /* cpu offline callback */
5222 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5223 {
5224         struct task_group *tg;
5225
5226         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5227
5228         rcu_read_lock();
5229         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5230                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5231
5232                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5233                         continue;
5234
5235                 /*
5236                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5237                  * there's some valid quota amount
5238                  */
5239                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5240                 /*
5241                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5242                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5243                  */
5244                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5245
5246                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5247                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5248         }
5249         rcu_read_unlock();
5250 }
5251
5252 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5253 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5254 {
5255         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5256 }
5257
5258 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5259 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5260 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5261 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5262 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5263
5264 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5265 {
5266         return 0;
5267 }
5268
5269 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5270 {
5271         return 0;
5272 }
5273
5274 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5275                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5276 {
5277         return 0;
5278 }
5279
5280 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5281
5282 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5283 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5284 #endif
5285
5286 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5287 {
5288         return NULL;
5289 }
5290 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5291 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5292 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5293
5294 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5295
5296 /**************************************************
5297  * CFS operations on tasks:
5298  */
5299
5300 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5301 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5302 {
5303         struct sched_entity *se = &p->se;
5304         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5305
5306         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5307
5308         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5309                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5310                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5311                 s64 delta = slice - ran;
5312
5313                 if (delta < 0) {
5314                         if (rq->curr == p)
5315                                 resched_curr(rq);
5316                         return;
5317                 }
5318                 hrtick_start(rq, delta);
5319         }
5320 }
5321
5322 /*
5323  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5324  * current task is from our class and nr_running is low enough
5325  * to matter.
5326  */
5327 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5328 {
5329         struct task_struct *curr = rq->curr;
5330
5331         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5332                 return;
5333
5334         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5335                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5336 }
5337 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5338 static inline void
5339 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5340 {
5341 }
5342
5343 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5344 {
5345 }
5346 #endif
5347
5348 /*
5349  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5350  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5351  * then put the task into the rbtree:
5352  */
5353 static void
5354 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5355 {
5356         struct cfs_rq *cfs_rq;
5357         struct sched_entity *se = &p->se;
5358
5359         /*
5360          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5361          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5362          * passed.
5363          */
5364         if (p->in_iowait)
5365                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5366
5367         for_each_sched_entity(se) {
5368                 if (se->on_rq)
5369                         break;
5370                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5371                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5372
5373                 /*
5374                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5375                  *
5376                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5377                  * post the final h_nr_running increment below.
5378                  */
5379                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5380                         break;
5381                 cfs_rq->h_nr_running++;
5382
5383                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5384         }
5385
5386         for_each_sched_entity(se) {
5387                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5388                 cfs_rq->h_nr_running++;
5389
5390                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5391                         break;
5392
5393                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5394                 update_cfs_group(se);
5395         }
5396
5397         if (!se)
5398                 add_nr_running(rq, 1);
5399
5400         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5401         hrtick_update(rq);
5402 }
5403
5404 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5405
5406 /*
5407  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5408  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5409  * update the fair scheduling stats:
5410  */
5411 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5412 {
5413         struct cfs_rq *cfs_rq;
5414         struct sched_entity *se = &p->se;
5415         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5416
5417         for_each_sched_entity(se) {
5418                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5419                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5420
5421                 /*
5422                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5423                  *
5424                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5425                  * post the final h_nr_running decrement below.
5426                 */
5427                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5428                         break;
5429                 cfs_rq->h_nr_running--;
5430
5431                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5432                 if (cfs_rq->load.weight) {
5433                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5434                         se = parent_entity(se);
5435                         /*
5436                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5437                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5438                          */
5439                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5440                                 set_next_buddy(se);
5441                         break;
5442                 }
5443                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5444         }
5445
5446         for_each_sched_entity(se) {
5447                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5448                 cfs_rq->h_nr_running--;
5449
5450                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5451                         break;
5452
5453                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5454                 update_cfs_group(se);
5455         }
5456
5457         if (!se)
5458                 sub_nr_running(rq, 1);
5459
5460         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5461         hrtick_update(rq);
5462 }
5463
5464 #ifdef CONFIG_SMP
5465
5466 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5467 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5468 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5469
5470 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5471 /*
5472  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5473  */
5474
5475 /*
5476  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5477  *
5478  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5479  *
5480  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5481  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5482  *
5483  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5484  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5485  *
5486  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5487  *
5488  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5489  *
5490  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5491  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5492  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5493  * fixed_power_int())
5494  *
5495  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5496  */
5497 #define DEGRADE_SHIFT           7
5498
5499 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5500 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5501         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5502         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5503         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5504         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5505         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5506 };
5507
5508 /*
5509  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5510  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5511  * adding any new load.
5512  */
5513 static unsigned long
5514 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5515 {
5516         int j = 0;
5517
5518         if (!missed_updates)
5519                 return load;
5520
5521         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5522                 return 0;
5523
5524         if (idx == 1)
5525                 return load >> missed_updates;
5526
5527         while (missed_updates) {
5528                 if (missed_updates % 2)
5529                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5530
5531                 missed_updates >>= 1;
5532                 j++;
5533         }
5534         return load;
5535 }
5536
5537 static struct {
5538         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5539         atomic_t nr_cpus;
5540         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5541         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5542         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5543 } nohz ____cacheline_aligned;
5544
5545 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5546
5547 /**
5548  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5549  * @this_rq: The rq to update statistics for
5550  * @this_load: The current load
5551  * @pending_updates: The number of missed updates
5552  *
5553  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5554  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5555  *
5556  * This function computes a decaying average:
5557  *
5558  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5559  *
5560  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5561  * the @pending_updates argument.
5562  *
5563  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5564  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5565  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5566  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5567  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5568  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5569  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5570  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5571  *
5572  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5573  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5574  *
5575  * For regular NOHZ, this reduces to:
5576  *
5577  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5578  *
5579  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5580  * term.
5581  */
5582 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5583                             unsigned long pending_updates)
5584 {
5585         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5586         int i, scale;
5587
5588         this_rq->nr_load_updates++;
5589
5590         /* Update our load: */
5591         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5592         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5593                 unsigned long old_load, new_load;
5594
5595                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5596
5597                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5598 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5599                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5600                 if (tickless_load) {
5601                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5602                         /*
5603                          * old_load can never be a negative value because a
5604                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5605                          * original tickless_load.
5606                          */
5607                         old_load += tickless_load;
5608                 }
5609 #endif
5610                 new_load = this_load;
5611                 /*
5612                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5613                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5614                  * example.
5615                  */
5616                 if (new_load > old_load)
5617                         new_load += scale - 1;
5618
5619                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5620         }
5621
5622         sched_avg_update(this_rq);
5623 }
5624
5625 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5626 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5627 {
5628         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5629 }
5630
5631 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5632 /*
5633  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5634  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5635  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5636  *
5637  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5638  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5639  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5640  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5641  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5642  *
5643  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5644  */
5645
5646 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5647                                  unsigned long curr_jiffies,
5648                                  unsigned long load)
5649 {
5650         unsigned long pending_updates;
5651
5652         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5653         if (pending_updates) {
5654                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5655                 /*
5656                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5657                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5658                  * its weighted load.
5659                  */
5660                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5661         }
5662 }
5663
5664 /*
5665  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5666  * idle balance.
5667  */
5668 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5669 {
5670         /*
5671          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5672          */
5673         if (weighted_cpuload(this_rq))
5674                 return;
5675
5676         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5677 }
5678
5679 /*
5680  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5681  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5682  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5683  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5684  */
5685 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5686 {
5687         struct rq *this_rq = this_rq();
5688
5689         /*
5690          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5691          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5692          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5693          */
5694         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5695 }
5696
5697 /*
5698  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5699  */
5700 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5701 {
5702         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5703         struct rq *this_rq = this_rq();
5704         unsigned long load;
5705         struct rq_flags rf;
5706
5707         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5708                 return;
5709
5710         load = weighted_cpuload(this_rq);
5711         rq_lock(this_rq, &rf);
5712         update_rq_clock(this_rq);
5713         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5714         rq_unlock(this_rq, &rf);
5715 }
5716 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5717 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5718                                         unsigned long curr_jiffies,
5719                                         unsigned long load) { }
5720 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5721
5722 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5723 {
5724 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5725         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5726         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5727 #endif
5728         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5729 }
5730
5731 /*
5732  * Called from scheduler_tick()
5733  */
5734 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5735 {
5736         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5737
5738         if (tick_nohz_tick_stopped())
5739                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5740         else
5741                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5742 }
5743
5744 /*
5745  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5746  * according to the scheduling class and "nice" value.
5747  *
5748  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5749  * balance conservatively.
5750  */
5751 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5752 {
5753         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5754         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5755
5756         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5757                 return total;
5758
5759         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5760 }
5761
5762 /*
5763  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5764  * according to the scheduling class and "nice" value.
5765  */
5766 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5767 {
5768         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5769         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5770
5771         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5772                 return total;
5773
5774         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5775 }
5776
5777 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5778 {
5779         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5780 }
5781
5782 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5783 {
5784         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5785 }
5786
5787 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5788 {
5789         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5790         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5791         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5792
5793         if (nr_running)
5794                 return load_avg / nr_running;
5795
5796         return 0;
5797 }
5798
5799 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5800 {
5801         /*
5802          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5803          * jiffy will not have built up many flips.
5804          */
5805         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5806                 current->wakee_flips >>= 1;
5807                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5808         }
5809
5810         if (current->last_wakee != p) {
5811                 current->last_wakee = p;
5812                 current->wakee_flips++;
5813         }
5814 }
5815
5816 /*
5817  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5818  *
5819  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5820  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5821  *
5822  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5823  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5824  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5825  *
5826  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5827  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5828  *
5829  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5830  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5831  * socket size.
5832  */
5833 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5834 {
5835         unsigned int master = current->wakee_flips;
5836         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5837         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5838
5839         if (master < slave)
5840                 swap(master, slave);
5841         if (slave < factor || master < slave * factor)
5842                 return 0;
5843         return 1;
5844 }
5845
5846 /*
5847  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5848  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5849  * CPU.
5850  *
5851  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5852  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5853  *
5854  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5855  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5856  *                        for the overloaded case.
5857  */
5858 static int
5859 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5860 {
5861         /*
5862          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5863          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5864          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5865          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5866          *
5867          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5868          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5869          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5870          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5871          * on one CPU.
5872          */
5873         if (idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5874                 return idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5875
5876         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5877                 return this_cpu;
5878
5879         return nr_cpumask_bits;
5880 }
5881
5882 static int
5883 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5884                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5885 {
5886         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5887         unsigned long task_load;
5888
5889         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5890
5891         if (sync) {
5892                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5893
5894                 if (current_load > this_eff_load)
5895                         return this_cpu;
5896
5897                 this_eff_load -= current_load;
5898         }
5899
5900         task_load = task_h_load(p);
5901
5902         this_eff_load += task_load;
5903         if (sched_feat(WA_BIAS))
5904                 this_eff_load *= 100;
5905         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5906
5907         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5908         prev_eff_load -= task_load;
5909         if (sched_feat(WA_BIAS))
5910                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5911         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5912
5913         /*
5914          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5915          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5916          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5917          * idle.
5918          */
5919         if (sync)
5920                 prev_eff_load += 1;
5921
5922         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5923 }
5924
5925 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5926 static void
5927 update_wa_numa_placement(struct task_struct *p, int prev_cpu, int target)
5928 {
5929         unsigned long interval;
5930
5931         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5932                 return;
5933
5934         /* If balancing has no preference then continue gathering data */
5935         if (p->numa_preferred_nid == -1)
5936                 return;
5937
5938         /*
5939          * If the wakeup is not affecting locality then it is neutral from
5940          * the perspective of NUMA balacing so continue gathering data.
5941          */
5942         if (cpu_to_node(prev_cpu) == cpu_to_node(target))
5943                 return;
5944
5945         /*
5946          * Temporarily prevent NUMA balancing trying to place waker/wakee after
5947          * wakee has been moved by wake_affine. This will potentially allow
5948          * related tasks to converge and update their data placement. The
5949          * 4 * numa_scan_period is to allow the two-pass filter to migrate
5950          * hot data to the wakers node.
5951          */
5952         interval = max(sysctl_numa_balancing_scan_delay,
5953                          p->numa_scan_period << 2);
5954         p->numa_migrate_retry = jiffies + msecs_to_jiffies(interval);
5955
5956         interval = max(sysctl_numa_balancing_scan_delay,
5957                          current->numa_scan_period << 2);
5958         current->numa_migrate_retry = jiffies + msecs_to_jiffies(interval);
5959 }
5960 #else
5961 static void
5962 update_wa_numa_placement(struct task_struct *p, int prev_cpu, int target)
5963 {
5964 }
5965 #endif
5966
5967 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5968                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5969 {
5970         int target = nr_cpumask_bits;
5971
5972         if (sched_feat(WA_IDLE))
5973                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5974
5975         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5976                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5977
5978         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5979         if (target == nr_cpumask_bits)
5980                 return prev_cpu;
5981
5982         update_wa_numa_placement(p, prev_cpu, target);
5983         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5984         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5985         return target;
5986 }
5987
5988 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5989
5990 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5991 {
5992         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5993 }
5994
5995 /*
5996  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5997  * domain.
5998  *
5999  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
6000  */
6001 static struct sched_group *
6002 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6003                   int this_cpu, int sd_flag)
6004 {
6005         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
6006         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
6007         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
6008         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
6009         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
6010         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
6011         int load_idx = sd->forkexec_idx;
6012         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
6013         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
6014                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
6015
6016         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6017                 load_idx = sd->wake_idx;
6018
6019         do {
6020                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
6021                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
6022                 int local_group;
6023                 int i;
6024
6025                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
6026                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
6027                                         &p->cpus_allowed))
6028                         continue;
6029
6030                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
6031                                                sched_group_span(group));
6032
6033                 /*
6034                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
6035                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
6036                  */
6037                 avg_load = 0;
6038                 runnable_load = 0;
6039                 max_spare_cap = 0;
6040
6041                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
6042                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
6043                         if (local_group)
6044                                 load = source_load(i, load_idx);
6045                         else
6046                                 load = target_load(i, load_idx);
6047
6048                         runnable_load += load;
6049
6050                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
6051
6052                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
6053
6054                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6055                                 max_spare_cap = spare_cap;
6056                 }
6057
6058                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6059                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6060                                         group->sgc->capacity;
6061                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6062                                         group->sgc->capacity;
6063
6064                 if (local_group) {
6065                         this_runnable_load = runnable_load;
6066                         this_avg_load = avg_load;
6067                         this_spare = max_spare_cap;
6068                 } else {
6069                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
6070                                 /*
6071                                  * The runnable load is significantly smaller
6072                                  * so we can pick this new CPU:
6073                                  */
6074                                 min_runnable_load = runnable_load;
6075                                 min_avg_load = avg_load;
6076                                 idlest = group;
6077                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6078                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
6079                                 /*
6080                                  * The runnable loads are close so take the
6081                                  * blocked load into account through avg_load:
6082                                  */
6083                                 min_avg_load = avg_load;
6084                                 idlest = group;
6085                         }
6086
6087                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6088                                 most_spare = max_spare_cap;
6089                                 most_spare_sg = group;
6090                         }
6091                 }
6092         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6093
6094         /*
6095          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6096          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6097          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6098          * so we allow for some task stuffing by using
6099          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6100          *
6101          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6102          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6103          * utilization.
6104          */
6105         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6106                 goto skip_spare;
6107
6108         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6109             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
6110                 return NULL;
6111
6112         if (most_spare > task_util(p) / 2)
6113                 return most_spare_sg;
6114
6115 skip_spare:
6116         if (!idlest)
6117                 return NULL;
6118
6119         /*
6120          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
6121          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
6122          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
6123          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
6124          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
6125          * staying local.
6126          */
6127         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
6128             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
6129                 return NULL;
6130
6131         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
6132                 return NULL;
6133
6134         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
6135              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
6136                 return NULL;
6137
6138         return idlest;
6139 }
6140
6141 /*
6142  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
6143  */
6144 static int
6145 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6146 {
6147         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6148         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6149         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6150         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6151         int shallowest_idle_cpu = -1;
6152         int i;
6153
6154         /* Check if we have any choice: */
6155         if (group->group_weight == 1)
6156                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
6157
6158         /* Traverse only the allowed CPUs */
6159         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
6160                 if (idle_cpu(i)) {
6161                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6162                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6163                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6164                                 /*
6165                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6166                                  * has the smallest exit latency irrespective
6167                                  * of any idle timestamp.
6168                                  */
6169                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6170                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6171                                 shallowest_idle_cpu = i;
6172                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6173                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6174                                 /*
6175                                  * If equal or no active idle state, then
6176                                  * the most recently idled CPU might have
6177                                  * a warmer cache.
6178                                  */
6179                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6180                                 shallowest_idle_cpu = i;
6181                         }
6182                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6183                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
6184                         if (load < min_load) {
6185                                 min_load = load;
6186                                 least_loaded_cpu = i;
6187                         }
6188                 }
6189         }
6190
6191         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6192 }
6193
6194 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6195                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6196 {
6197         int new_cpu = cpu;
6198
6199         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6200                 return prev_cpu;
6201
6202         while (sd) {
6203                 struct sched_group *group;
6204                 struct sched_domain *tmp;
6205                 int weight;
6206
6207                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6208                         sd = sd->child;
6209                         continue;
6210                 }
6211
6212                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6213                 if (!group) {
6214                         sd = sd->child;
6215                         continue;
6216                 }
6217
6218                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6219                 if (new_cpu == cpu) {
6220                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6221                         sd = sd->child;
6222                         continue;
6223                 }
6224
6225                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6226                 cpu = new_cpu;
6227                 weight = sd->span_weight;
6228                 sd = NULL;
6229                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6230                         if (weight <= tmp->span_weight)
6231                                 break;
6232                         if (tmp->flags & sd_flag)
6233                                 sd = tmp;
6234                 }
6235         }
6236
6237         return new_cpu;
6238 }
6239
6240 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6241
6242 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6243 {
6244         struct sched_domain_shared *sds;
6245
6246         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6247         if (sds)
6248                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6249 }
6250
6251 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6252 {
6253         struct sched_domain_shared *sds;
6254
6255         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6256         if (sds)
6257                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6258
6259         return def;
6260 }
6261
6262 /*
6263  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6264  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6265  *
6266  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6267  * state should be fairly cheap.
6268  */
6269 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6270 {
6271         int core = cpu_of(rq);
6272         int cpu;
6273
6274         rcu_read_lock();
6275         if (test_idle_cores(core, true))
6276                 goto unlock;
6277
6278         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6279                 if (cpu == core)
6280                         continue;
6281
6282                 if (!idle_cpu(cpu))
6283                         goto unlock;
6284         }
6285
6286         set_idle_cores(core, 1);
6287 unlock:
6288         rcu_read_unlock();
6289 }
6290
6291 /*
6292  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6293  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6294  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6295  */
6296 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6297 {
6298         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6299         int core, cpu;
6300
6301         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6302                 return -1;
6303
6304         if (!test_idle_cores(target, false))
6305                 return -1;
6306
6307         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6308
6309         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6310                 bool idle = true;
6311
6312                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6313                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6314                         if (!idle_cpu(cpu))
6315                                 idle = false;
6316                 }
6317
6318                 if (idle)
6319                         return core;
6320         }
6321
6322         /*
6323          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6324          */
6325         set_idle_cores(target, 0);
6326
6327         return -1;
6328 }
6329
6330 /*
6331  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6332  */
6333 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6334 {
6335         int cpu;
6336
6337         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6338                 return -1;
6339
6340         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6341                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6342                         continue;
6343                 if (idle_cpu(cpu))
6344                         return cpu;
6345         }
6346
6347         return -1;
6348 }
6349
6350 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6351
6352 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6353 {
6354         return -1;
6355 }
6356
6357 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6358 {
6359         return -1;
6360 }
6361
6362 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6363
6364 /*
6365  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6366  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6367  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6368  */
6369 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6370 {
6371         struct sched_domain *this_sd;
6372         u64 avg_cost, avg_idle;
6373         u64 time, cost;
6374         s64 delta;
6375         int cpu, nr = INT_MAX;
6376
6377         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6378         if (!this_sd)
6379                 return -1;
6380
6381         /*
6382          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6383          * particularly is sensitive here.
6384          */
6385         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6386         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6387
6388         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6389                 return -1;
6390
6391         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6392                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6393                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6394                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6395                 else
6396                         nr = 4;
6397         }
6398
6399         time = local_clock();
6400
6401         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6402                 if (!--nr)
6403                         return -1;
6404                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6405                         continue;
6406                 if (idle_cpu(cpu))
6407                         break;
6408         }
6409
6410         time = local_clock() - time;
6411         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6412         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6413         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6414
6415         return cpu;
6416 }
6417
6418 /*
6419  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6420  */
6421 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6422 {
6423         struct sched_domain *sd;
6424         int i, recent_used_cpu;
6425
6426         if (idle_cpu(target))
6427                 return target;
6428
6429         /*
6430          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6431          */
6432         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
6433                 return prev;
6434
6435         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6436         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6437         if (recent_used_cpu != prev &&
6438             recent_used_cpu != target &&
6439             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6440             idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6441             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6442                 /*
6443                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6444                  * candidate for the next wake:
6445                  */
6446                 p->recent_used_cpu = prev;
6447                 return recent_used_cpu;
6448         }
6449
6450         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6451         if (!sd)
6452                 return target;
6453
6454         i = select_idle_core(p, sd, target);
6455         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6456                 return i;
6457
6458         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6459         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6460                 return i;
6461
6462         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6463         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6464                 return i;
6465
6466         return target;
6467 }
6468
6469 /**
6470  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6471  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6472  *
6473  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6474  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6475  * (ie cpu_capacity).
6476  *
6477  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6478  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6479  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6480  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6481  * (arch_scale_freq_capacity()).
6482  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6483  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6484  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6485  *
6486  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6487  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6488  * currently RUNNABLE on that CPU.
6489  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6490  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6491  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6492  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6493  *
6494  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6495  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6496  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6497  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6498  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6499  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6500  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6501  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6502  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6503  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6504  *
6505  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6506  */
6507 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6508 {
6509         struct cfs_rq *cfs_rq;
6510         unsigned int util;
6511
6512         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6513         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6514
6515         if (sched_feat(UTIL_EST))
6516                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6517
6518         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6519 }
6520
6521 /*
6522  * cpu_util_wake: Compute CPU utilization with any contributions from
6523  * the waking task p removed.
6524  */
6525 static unsigned long cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6526 {
6527         struct cfs_rq *cfs_rq;
6528         unsigned int util;
6529
6530         /* Task has no contribution or is new */
6531         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6532                 return cpu_util(cpu);
6533
6534         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6535         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6536
6537         /* Discount task's blocked util from CPU's util */
6538         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6539
6540         /*
6541          * Covered cases:
6542          *
6543          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6544          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6545          *    and thus we return:
6546          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) = 0
6547          *
6548          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6549          *    IDLE, then:
6550          *      cpu_util >= task_util
6551          *      cpu_util > util_est (== 0)
6552          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6553          *      cpu_util_wake = (cpu_util - task_util) >= 0
6554          *
6555          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6556          *      util_est > cpu_util
6557          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6558          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6559          *    considering the expected utilization of tasks already
6560          *    runnable on that CPU.
6561          *
6562          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6563          * covered by the following code when estimated utilization is
6564          * enabled.
6565          */
6566         if (sched_feat(UTIL_EST))
6567                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6568
6569         /*
6570          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6571          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6572          * the cpu_util call.
6573          */
6574         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6575 }
6576
6577 /*
6578  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6579  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6580  *
6581  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6582  * BALANCE_WAKE sort things out.
6583  */
6584 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6585 {
6586         long min_cap, max_cap;
6587
6588         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6589         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6590
6591         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6592         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6593                 return 0;
6594
6595         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6596         sync_entity_load_avg(&p->se);
6597
6598         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6599 }
6600
6601 /*
6602  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6603  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6604  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6605  *
6606  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6607  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6608  *
6609  * Returns the target CPU number.
6610  *
6611  * preempt must be disabled.
6612  */
6613 static int
6614 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6615 {
6616         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6617         int cpu = smp_processor_id();
6618         int new_cpu = prev_cpu;
6619         int want_affine = 0;
6620         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6621
6622         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6623                 record_wakee(p);
6624                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6625                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6626         }
6627
6628         rcu_read_lock();
6629         for_each_domain(cpu, tmp) {
6630                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6631                         break;
6632
6633                 /*
6634                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6635                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6636                  */
6637                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6638                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6639                         affine_sd = tmp;
6640                         break;
6641                 }
6642
6643                 if (tmp->flags & sd_flag)
6644                         sd = tmp;
6645                 else if (!want_affine)
6646                         break;
6647         }
6648
6649         if (affine_sd) {
6650                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6651                 if (cpu == prev_cpu)
6652                         goto pick_cpu;
6653
6654                 new_cpu = wake_affine(affine_sd, p, cpu, prev_cpu, sync);
6655         }
6656
6657         if (sd && !(sd_flag & SD_BALANCE_FORK)) {
6658                 /*
6659                  * We're going to need the task's util for capacity_spare_wake
6660                  * in find_idlest_group. Sync it up to prev_cpu's
6661                  * last_update_time.
6662                  */
6663                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6664         }
6665
6666         if (!sd) {
6667 pick_cpu:
6668                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6669                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6670
6671                         if (want_affine)
6672                                 current->recent_used_cpu = cpu;
6673                 }
6674         } else {
6675                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6676         }
6677         rcu_read_unlock();
6678
6679         return new_cpu;
6680 }
6681
6682 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6683
6684 /*
6685  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6686  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6687  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6688  */
6689 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6690 {
6691         /*
6692          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6693          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6694          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6695          * the task on the new runqueue.
6696          */
6697         if (p->state == TASK_WAKING) {
6698                 struct sched_entity *se = &p->se;
6699                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6700                 u64 min_vruntime;
6701
6702 #ifndef CONFIG_64BIT
6703                 u64 min_vruntime_copy;
6704
6705                 do {
6706                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6707                         smp_rmb();
6708                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6709                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6710 #else
6711                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6712 #endif
6713
6714                 se->vruntime -= min_vruntime;
6715         }
6716
6717         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6718                 /*
6719                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6720                  * rq->lock and can modify state directly.
6721                  */
6722                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6723                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6724
6725         } else {
6726                 /*
6727                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6728                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6729                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6730                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6731                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6732                  * sounds not bad.
6733                  */
6734                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6735         }
6736
6737         /* Tell new CPU we are migrated */
6738         p->se.avg.last_update_time = 0;
6739
6740         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6741         p->se.exec_start = 0;
6742 }
6743
6744 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6745 {
6746         remove_entity_load_avg(&p->se);
6747 }
6748 #endif /* CONFIG_SMP */
6749
6750 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6751 {
6752         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6753
6754         /*
6755          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6756          * to virtual-time in his units.
6757          *
6758          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6759          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6760          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6761          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6762          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6763          *
6764          * This is especially important for buddies when the leftmost
6765          * task is higher priority than the buddy.
6766          */
6767         return calc_delta_fair(gran, se);
6768 }
6769
6770 /*
6771  * Should 'se' preempt 'curr'.
6772  *
6773  *             |s1
6774  *        |s2
6775  *   |s3
6776  *         g
6777  *      |<--->|c
6778  *
6779  *  w(c, s1) = -1
6780  *  w(c, s2) =  0
6781  *  w(c, s3) =  1
6782  *
6783  */
6784 static int
6785 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6786 {
6787         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6788
6789         if (vdiff <= 0)
6790                 return -1;
6791
6792         gran = wakeup_gran(se);
6793         if (vdiff > gran)
6794                 return 1;
6795
6796         return 0;
6797 }
6798
6799 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6800 {
6801         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6802                 return;
6803
6804         for_each_sched_entity(se) {
6805                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6806                         return;
6807                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6808         }
6809 }
6810
6811 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6812 {
6813         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6814                 return;
6815
6816         for_each_sched_entity(se) {
6817                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6818                         return;
6819                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6820         }
6821 }
6822
6823 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6824 {
6825         for_each_sched_entity(se)
6826                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6827 }
6828
6829 /*
6830  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6831  */
6832 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6833 {
6834         struct task_struct *curr = rq->curr;
6835         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6836         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6837         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6838         int next_buddy_marked = 0;
6839
6840         if (unlikely(se == pse))
6841                 return;
6842
6843         /*
6844          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6845          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6846          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6847          * next-buddy nomination below.
6848          */
6849         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6850                 return;
6851
6852         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6853                 set_next_buddy(pse);
6854                 next_buddy_marked = 1;
6855         }
6856
6857         /*
6858          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6859          * wake up path.
6860          *
6861          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6862          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6863          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6864          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6865          * below.
6866          */
6867         if (test_tsk_need_resched(curr))
6868                 return;
6869
6870         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6871         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6872             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6873                 goto preempt;
6874
6875         /*
6876          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6877          * is driven by the tick):
6878          */
6879         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6880                 return;
6881
6882         find_matching_se(&se, &pse);
6883         update_curr(cfs_rq_of(se));
6884         BUG_ON(!pse);
6885         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6886                 /*
6887                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6888                  * triggering this preemption.
6889                  */
6890                 if (!next_buddy_marked)
6891                         set_next_buddy(pse);
6892                 goto preempt;
6893         }
6894
6895         return;
6896
6897 preempt:
6898         resched_curr(rq);
6899         /*
6900          * Only set the backward buddy when the current task is still
6901          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6902          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6903          * point, either of which can * drop the rq lock.
6904          *
6905          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6906          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6907          */
6908         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6909                 return;
6910
6911         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6912                 set_last_buddy(se);
6913 }
6914
6915 static struct task_struct *
6916 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6917 {
6918         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6919         struct sched_entity *se;
6920         struct task_struct *p;
6921         int new_tasks;
6922
6923 again:
6924         if (!cfs_rq->nr_running)
6925                 goto idle;
6926
6927 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6928         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6929                 goto simple;
6930
6931         /*
6932          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6933          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6934          *
6935          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6936          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6937          */
6938
6939         do {
6940                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6941
6942                 /*
6943                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6944                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6945                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6946                  * forget we've ever seen it.
6947                  */
6948                 if (curr) {
6949                         if (curr->on_rq)
6950                                 update_curr(cfs_rq);
6951                         else
6952                                 curr = NULL;
6953
6954                         /*
6955                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6956                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6957                          * Therefore the nr_running test will indeed
6958                          * be correct.
6959                          */
6960                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6961                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6962
6963                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6964                                         goto idle;
6965
6966                                 goto simple;
6967                         }
6968                 }
6969
6970                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6971                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6972         } while (cfs_rq);
6973
6974         p = task_of(se);
6975
6976         /*
6977          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6978          * is a different task than we started out with, try and touch the
6979          * least amount of cfs_rqs.
6980          */
6981         if (prev != p) {
6982                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6983
6984                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6985                         int se_depth = se->depth;
6986                         int pse_depth = pse->depth;
6987
6988                         if (se_depth <= pse_depth) {
6989                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6990                                 pse = parent_entity(pse);
6991                         }
6992                         if (se_depth >= pse_depth) {
6993                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6994                                 se = parent_entity(se);
6995                         }
6996                 }
6997
6998                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6999                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7000         }
7001
7002         goto done;
7003 simple:
7004 #endif
7005
7006         put_prev_task(rq, prev);
7007
7008         do {
7009                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7010                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7011                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7012         } while (cfs_rq);
7013
7014         p = task_of(se);
7015
7016 done: __maybe_unused;
7017 #ifdef CONFIG_SMP
7018         /*
7019          * Move the next running task to the front of
7020          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7021          * one.
7022          */
7023         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7024 #endif
7025
7026         if (hrtick_enabled(rq))
7027                 hrtick_start_fair(rq, p);
7028
7029         return p;
7030
7031 idle:
7032         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7033
7034         /*
7035          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7036          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7037          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7038          */
7039         if (new_tasks < 0)
7040                 return RETRY_TASK;
7041
7042         if (new_tasks > 0)
7043                 goto again;
7044
7045         return NULL;
7046 }
7047
7048 /*
7049  * Account for a descheduled task:
7050  */
7051 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7052 {
7053         struct sched_entity *se = &prev->se;
7054         struct cfs_rq *cfs_rq;
7055
7056         for_each_sched_entity(se) {
7057                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7058                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7059         }
7060 }
7061
7062 /*
7063  * sched_yield() is very simple
7064  *
7065  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7066  */
7067 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7068 {
7069         struct task_struct *curr = rq->curr;
7070         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7071         struct sched_entity *se = &curr->se;
7072
7073         /*
7074          * Are we the only task in the tree?
7075          */
7076         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7077                 return;
7078
7079         clear_buddies(cfs_rq, se);
7080
7081         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7082                 update_rq_clock(rq);
7083                 /*
7084                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7085                  */
7086                 update_curr(cfs_rq);
7087                 /*
7088                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7089                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7090                  * and double the fastpath cost.
7091                  */
7092                 rq_clock_skip_update(rq);
7093         }
7094
7095         set_skip_buddy(se);
7096 }
7097
7098 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7099 {
7100         struct sched_entity *se = &p->se;
7101
7102         /* throttled hierarchies are not runnable */
7103         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7104                 return false;
7105
7106         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7107         set_next_buddy(se);
7108
7109         yield_task_fair(rq);
7110
7111         return true;
7112 }
7113
7114 #ifdef CONFIG_SMP
7115 /**************************************************
7116  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7117  *
7118  * BASICS
7119  *
7120  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7121  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7122  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7123  *
7124  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7125  *
7126  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7127  * W_i,0 is defined as:
7128  *
7129  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7130  *
7131  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7132  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7133  *
7134  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7135  * weight:
7136  *
7137  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7138  *
7139  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7140  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7141  * can also include other factors [XXX].
7142  *
7143  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7144  * directly from (1):
7145  *
7146  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7147  *
7148  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7149  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7150  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7151  *
7152  * [XXX expand on:
7153  *     - infeasible weights;
7154  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7155  *
7156  *
7157  * SCHED DOMAINS
7158  *
7159  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7160  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7161  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7162  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7163  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7164  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7165  * the groups.
7166  *
7167  * This yields:
7168  *
7169  *     log_2 n     1     n
7170  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7171  *     i = 0      2^i   2^i
7172  *                               `- size of each group
7173  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7174  *         |         `- freq
7175  *         `- sum over all levels
7176  *
7177  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7178  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7179  *
7180  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7181  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7182  *
7183  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7184  *
7185  *             log_2 n
7186  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7187  *             k = 0
7188  *
7189  * And you'll find that:
7190  *
7191  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7192  *
7193  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7194  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7195  * of:
7196  *
7197  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7198  *
7199  *
7200  * WORK CONSERVING
7201  *
7202  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7203  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7204  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7205  *
7206  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7207  * time.
7208  *
7209  * [XXX more?]
7210  *
7211  *
7212  * CGROUPS
7213  *
7214  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7215  *
7216  *                                s_k,i
7217  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7218  *                                 S_k
7219  *
7220  * Where
7221  *
7222  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7223  *
7224  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7225  *
7226  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7227  * property.
7228  *
7229  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7230  *      rewrite all of this once again.]
7231  */
7232
7233 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7234
7235 enum fbq_type { regular, remote, all };
7236
7237 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7238 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7239 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7240 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7241 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7242 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7243
7244 struct lb_env {
7245         struct sched_domain     *sd;
7246
7247         struct rq               *src_rq;
7248         int                     src_cpu;
7249
7250         int                     dst_cpu;
7251         struct rq               *dst_rq;
7252
7253         struct cpumask          *dst_grpmask;
7254         int                     new_dst_cpu;
7255         enum cpu_idle_type      idle;
7256         long                    imbalance;
7257         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7258         struct cpumask          *cpus;
7259
7260         unsigned int            flags;
7261
7262         unsigned int            loop;
7263         unsigned int            loop_break;
7264         unsigned int            loop_max;
7265
7266         enum fbq_type           fbq_type;
7267         struct list_head        tasks;
7268 };
7269
7270 /*
7271  * Is this task likely cache-hot:
7272  */
7273 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7274 {
7275         s64 delta;
7276
7277         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7278
7279         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7280                 return 0;
7281
7282         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7283                 return 0;
7284
7285         /*
7286          * Buddy candidates are cache hot:
7287          */
7288         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7289                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7290                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7291                 return 1;
7292
7293         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7294                 return 1;
7295         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7296                 return 0;
7297
7298         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7299
7300         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7301 }
7302
7303 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7304 /*
7305  * Returns 1, if task migration degrades locality
7306  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7307  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7308  */
7309 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7310 {
7311         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7312         unsigned long src_faults, dst_faults;
7313         int src_nid, dst_nid;
7314
7315         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7316                 return -1;
7317
7318         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7319                 return -1;
7320
7321         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7322         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7323
7324         if (src_nid == dst_nid)
7325                 return -1;
7326
7327         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7328         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7329                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7330                         return 1;
7331                 else
7332                         return -1;
7333         }
7334
7335         /* Encourage migration to the preferred node. */
7336         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7337                 return 0;
7338
7339         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7340         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
7341                 return -1;
7342
7343         if (numa_group) {
7344                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7345                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7346         } else {
7347                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7348                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7349         }
7350
7351         return dst_faults < src_faults;
7352 }
7353
7354 #else
7355 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7356                                              struct lb_env *env)
7357 {
7358         return -1;
7359 }
7360 #endif
7361
7362 /*
7363  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7364  */
7365 static
7366 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7367 {
7368         int tsk_cache_hot;
7369
7370         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7371
7372         /*
7373          * We do not migrate tasks that are:
7374          * 1) throttled_lb_pair, or
7375          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7376          * 3) running (obviously), or
7377          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7378          */
7379         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7380                 return 0;
7381
7382         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7383                 int cpu;
7384
7385                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7386
7387                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7388
7389                 /*
7390                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7391                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7392                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7393                  *
7394                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7395                  * already computed one in current iteration.
7396                  */
7397                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7398                         return 0;
7399
7400                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7401                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7402                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7403                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7404                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7405                                 break;
7406                         }
7407                 }
7408
7409                 return 0;
7410         }
7411
7412         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7413         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7414
7415         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7416                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7417                 return 0;
7418         }
7419
7420         /*
7421          * Aggressive migration if:
7422          * 1) destination numa is preferred
7423          * 2) task is cache cold, or
7424          * 3) too many balance attempts have failed.
7425          */
7426         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7427         if (tsk_cache_hot == -1)
7428                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7429
7430         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7431             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7432                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7433                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7434                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7435                 }
7436                 return 1;
7437         }
7438
7439         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7440         return 0;
7441 }
7442
7443 /*
7444  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7445  */
7446 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7447 {
7448         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7449
7450         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7451         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7452         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7453 }
7454
7455 /*
7456  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7457  * part of active balancing operations within "domain".
7458  *
7459  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7460  */
7461 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7462 {
7463         struct task_struct *p;
7464
7465         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7466
7467         list_for_each_entry_reverse(p,
7468                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7469                 if (!can_migrate_task(p, env))
7470                         continue;
7471
7472                 detach_task(p, env);
7473
7474                 /*
7475                  * Right now, this is only the second place where
7476                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7477                  * so we can safely collect stats here rather than
7478                  * inside detach_tasks().
7479                  */
7480                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7481                 return p;
7482         }
7483         return NULL;
7484 }
7485
7486 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7487
7488 /*
7489  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7490  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7491  *
7492  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7493  */
7494 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7495 {
7496         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7497         struct task_struct *p;
7498         unsigned long load;
7499         int detached = 0;
7500
7501         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7502
7503         if (env->imbalance <= 0)
7504                 return 0;
7505
7506         while (!list_empty(tasks)) {
7507                 /*
7508                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7509                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7510                  */
7511                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7512                         break;
7513
7514                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7515
7516                 env->loop++;
7517                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7518                 if (env->loop > env->loop_max)
7519                         break;
7520
7521                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7522                 if (env->loop > env->loop_break) {
7523                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7524                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7525                         break;
7526                 }
7527
7528                 if (!can_migrate_task(p, env))
7529                         goto next;
7530
7531                 load = task_h_load(p);
7532
7533                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7534                         goto next;
7535
7536                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7537                         goto next;
7538
7539                 detach_task(p, env);
7540                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7541
7542                 detached++;
7543                 env->imbalance -= load;
7544
7545 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7546                 /*
7547                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7548                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7549                  * the critical section.
7550                  */
7551                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7552                         break;
7553 #endif
7554
7555                 /*
7556                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7557                  * weighted load.
7558                  */
7559                 if (env->imbalance <= 0)
7560                         break;
7561
7562                 continue;
7563 next:
7564                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7565         }
7566
7567         /*
7568          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7569          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7570          * than inside detach_one_task().
7571          */
7572         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7573
7574         return detached;
7575 }
7576
7577 /*
7578  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7579  */
7580 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7581 {
7582         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7583
7584         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7585         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7586         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7587         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7588 }
7589
7590 /*
7591  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7592  * its new rq.
7593  */
7594 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7595 {
7596         struct rq_flags rf;
7597
7598         rq_lock(rq, &rf);
7599         update_rq_clock(rq);
7600         attach_task(rq, p);
7601         rq_unlock(rq, &rf);
7602 }
7603
7604 /*
7605  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7606  * new rq.
7607  */
7608 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7609 {
7610         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7611         struct task_struct *p;
7612         struct rq_flags rf;
7613
7614         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7615         update_rq_clock(env->dst_rq);
7616
7617         while (!list_empty(tasks)) {
7618                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7619                 list_del_init(&p->se.group_node);
7620
7621                 attach_task(env->dst_rq, p);
7622         }
7623
7624         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7625 }
7626
7627 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7628 {
7629         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7630                 return true;
7631
7632         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7633                 return true;
7634
7635         return false;
7636 }
7637
7638 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7639
7640 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7641 {
7642         if (cfs_rq->load.weight)
7643                 return false;
7644
7645         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7646                 return false;
7647
7648         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7649                 return false;
7650
7651         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7652                 return false;
7653
7654         return true;
7655 }
7656
7657 static void update_blocked_averages(int cpu)
7658 {
7659         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7660         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7661         struct rq_flags rf;
7662         bool done = true;
7663
7664         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7665         update_rq_clock(rq);
7666
7667         /*
7668          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7669          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7670          */
7671         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7672                 struct sched_entity *se;
7673
7674                 /* throttled entities do not contribute to load */
7675                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7676                         continue;
7677
7678                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7679                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7680
7681                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7682                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7683                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7684                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7685
7686                 /*
7687                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7688                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7689                  */
7690                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7691                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7692
7693                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7694                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7695                         done = false;
7696         }
7697
7698 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7699         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7700         if (done)
7701                 rq->has_blocked_load = 0;
7702 #endif
7703         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7704 }
7705
7706 /*
7707  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7708  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7709  * group is a fraction of its parents load.
7710  */
7711 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7712 {
7713         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7714         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7715         unsigned long now = jiffies;
7716         unsigned long load;
7717
7718         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7719                 return;
7720
7721         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7722         for_each_sched_entity(se) {
7723                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7724                 cfs_rq->h_load_next = se;
7725                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7726                         break;
7727         }
7728
7729         if (!se) {
7730                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7731                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7732         }
7733
7734         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7735                 load = cfs_rq->h_load;
7736                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7737                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7738                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7739                 cfs_rq->h_load = load;
7740                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7741         }
7742 }
7743
7744 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7745 {
7746         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7747
7748         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7749         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7750                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7751 }
7752 #else
7753 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7754 {
7755         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7756         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7757         struct rq_flags rf;
7758
7759         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7760         update_rq_clock(rq);
7761         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7762 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7763         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7764         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7765                 rq->has_blocked_load = 0;
7766 #endif
7767         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7768 }
7769
7770 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7771 {
7772         return p->se.avg.load_avg;
7773 }
7774 #endif
7775
7776 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7777
7778 enum group_type {
7779         group_other = 0,
7780         group_imbalanced,
7781         group_overloaded,
7782 };
7783
7784 /*
7785  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7786  */
7787 struct sg_lb_stats {
7788         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7789         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7790         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7791         unsigned long load_per_task;
7792         unsigned long group_capacity;
7793         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7794         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7795         unsigned int idle_cpus;
7796         unsigned int group_weight;
7797         enum group_type group_type;
7798         int group_no_capacity;
7799 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7800         unsigned int nr_numa_running;
7801         unsigned int nr_preferred_running;
7802 #endif
7803 };
7804
7805 /*
7806  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7807  *               during load balancing.
7808  */
7809 struct sd_lb_stats {
7810         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7811         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7812         unsigned long total_running;
7813         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7814         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7815         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7816
7817         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7818         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7819 };
7820
7821 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7822 {
7823         /*
7824          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7825          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7826          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7827          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7828          */
7829         *sds = (struct sd_lb_stats){
7830                 .busiest = NULL,
7831                 .local = NULL,
7832                 .total_running = 0UL,
7833                 .total_load = 0UL,
7834                 .total_capacity = 0UL,
7835                 .busiest_stat = {
7836                         .avg_load = 0UL,
7837                         .sum_nr_running = 0,
7838                         .group_type = group_other,
7839                 },
7840         };
7841 }
7842
7843 /**
7844  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7845  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7846  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7847  *
7848  * Return: The load index.
7849  */
7850 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7851                                         enum cpu_idle_type idle)
7852 {
7853         int load_idx;
7854
7855         switch (idle) {
7856         case CPU_NOT_IDLE:
7857                 load_idx = sd->busy_idx;
7858                 break;
7859
7860         case CPU_NEWLY_IDLE:
7861                 load_idx = sd->newidle_idx;
7862                 break;
7863         default:
7864                 load_idx = sd->idle_idx;
7865                 break;
7866         }
7867
7868         return load_idx;
7869 }
7870
7871 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7872 {
7873         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7874         u64 total, used, age_stamp, avg;
7875         s64 delta;
7876
7877         /*
7878          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7879          * we read them once before doing sanity checks on them.
7880          */
7881         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7882         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7883         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7884
7885         if (unlikely(delta < 0))
7886                 delta = 0;
7887
7888         total = sched_avg_period() + delta;
7889
7890         used = div_u64(avg, total);
7891
7892         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7893                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7894
7895         return 1;
7896 }
7897
7898 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7899 {
7900         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7901         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7902
7903         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7904
7905         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7906         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7907
7908         if (!capacity)
7909                 capacity = 1;
7910
7911         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7912         sdg->sgc->capacity = capacity;
7913         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7914 }
7915
7916 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7917 {
7918         struct sched_domain *child = sd->child;
7919         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7920         unsigned long capacity, min_capacity;
7921         unsigned long interval;
7922
7923         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7924         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7925         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7926
7927         if (!child) {
7928                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7929                 return;
7930         }
7931
7932         capacity = 0;
7933         min_capacity = ULONG_MAX;
7934
7935         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7936                 /*
7937                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7938                  * span the current group.
7939                  */
7940
7941                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7942                         struct sched_group_capacity *sgc;
7943                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7944
7945                         /*
7946                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7947                          * gets here before we've attached the domains to the
7948                          * runqueues.
7949                          *
7950                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7951                          * in update_cpu_capacity().
7952                          *
7953                          * This avoids capacity from being 0 and
7954                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7955                          */
7956                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7957                                 capacity += capacity_of(cpu);
7958                         } else {
7959                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7960                                 capacity += sgc->capacity;
7961                         }
7962
7963                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7964                 }
7965         } else  {
7966                 /*
7967                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7968                  * span the current group.
7969                  */
7970
7971                 group = child->groups;
7972                 do {
7973                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7974
7975                         capacity += sgc->capacity;
7976                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7977                         group = group->next;
7978                 } while (group != child->groups);
7979         }
7980
7981         sdg->sgc->capacity = capacity;
7982         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7983 }
7984
7985 /*
7986  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7987  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7988  * Return true is the capacity is reduced
7989  */
7990 static inline int
7991 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7992 {
7993         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7994                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7995 }
7996
7997 /*
7998  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7999  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
8000  *
8001  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8002  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8003  * Something like:
8004  *
8005  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8006  *              *     * * *
8007  *
8008  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8009  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8010  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8011  *
8012  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8013  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8014  * moving tasks due to affinity constraints.
8015  *
8016  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8017  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8018  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8019  * to create an effective group imbalance.
8020  *
8021  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8022  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8023  * subtle and fragile situation.
8024  */
8025
8026 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8027 {
8028         return group->sgc->imbalance;
8029 }
8030
8031 /*
8032  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8033  * be used by some tasks.
8034  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8035  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8036  * available capacity for CFS tasks.
8037  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8038  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8039  * capacity in meaningful for the load balancer.
8040  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8041  * any benefit for the load balance.
8042  */
8043 static inline bool
8044 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8045 {
8046         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8047                 return true;
8048
8049         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8050                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8051                 return true;
8052
8053         return false;
8054 }
8055
8056 /*
8057  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8058  *  handle.
8059  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8060  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8061  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8062  *  false.
8063  */
8064 static inline bool
8065 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8066 {
8067         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8068                 return false;
8069
8070         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8071                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8072                 return true;
8073
8074         return false;
8075 }
8076
8077 /*
8078  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8079  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8080  */
8081 static inline bool
8082 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8083 {
8084         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8085                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8086 }
8087
8088 static inline enum
8089 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8090                           struct sg_lb_stats *sgs)
8091 {
8092         if (sgs->group_no_capacity)
8093                 return group_overloaded;
8094
8095         if (sg_imbalanced(group))
8096                 return group_imbalanced;
8097
8098         return group_other;
8099 }
8100
8101 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8102 {
8103 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8104         unsigned int cpu = rq->cpu;
8105
8106         if (!rq->has_blocked_load)
8107                 return false;
8108
8109         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8110                 return false;
8111
8112         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8113                 return true;
8114
8115         update_blocked_averages(cpu);
8116
8117         return rq->has_blocked_load;
8118 #else
8119         return false;
8120 #endif
8121 }
8122
8123 /**
8124  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8125  * @env: The load balancing environment.
8126  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8127  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8128  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8129  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8130  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8131  */
8132 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8133                         struct sched_group *group, int load_idx,
8134                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8135                         bool *overload)
8136 {
8137         unsigned long load;
8138         int i, nr_running;
8139
8140         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8141
8142         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8143                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8144
8145                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8146                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8147
8148                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8149                 if (local_group)
8150                         load = target_load(i, load_idx);
8151                 else
8152                         load = source_load(i, load_idx);
8153
8154                 sgs->group_load += load;
8155                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8156                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8157
8158                 nr_running = rq->nr_running;
8159                 if (nr_running > 1)
8160                         *overload = true;
8161
8162 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8163                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8164                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8165 #endif
8166                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8167                 /*
8168                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8169                  */
8170                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8171                         sgs->idle_cpus++;
8172         }
8173
8174         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8175         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8176         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8177
8178         if (sgs->sum_nr_running)
8179                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8180
8181         sgs->group_weight = group->group_weight;
8182
8183         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8184         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8185 }
8186
8187 /**
8188  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8189  * @env: The load balancing environment.
8190  * @sds: sched_domain statistics
8191  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8192  * @sgs: sched_group statistics
8193  *
8194  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8195  * busiest group.
8196  *
8197  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8198  * busiest group. %false otherwise.
8199  */
8200 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8201                                    struct sd_lb_stats *sds,
8202                                    struct sched_group *sg,
8203                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8204 {
8205         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8206
8207         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8208                 return true;
8209
8210         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8211                 return false;
8212
8213         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8214                 return false;
8215
8216         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8217                 goto asym_packing;
8218
8219         /*
8220          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8221          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8222          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8223          * power/energy consequences are not considered.
8224          */
8225         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8226             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8227                 return false;
8228
8229 asym_packing:
8230         /* This is the busiest node in its class. */
8231         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8232                 return true;
8233
8234         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8235         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8236                 return true;
8237         /*
8238          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8239          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8240          * of lower priority than ourself as busy.
8241          */
8242         if (sgs->sum_nr_running &&
8243             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8244                 if (!sds->busiest)
8245                         return true;
8246
8247                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8248                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8249                                       sg->asym_prefer_cpu))
8250                         return true;
8251         }
8252
8253         return false;
8254 }
8255
8256 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8257 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8258 {
8259         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8260                 return regular;
8261         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8262                 return remote;
8263         return all;
8264 }
8265
8266 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8267 {
8268         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8269                 return regular;
8270         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8271                 return remote;
8272         return all;
8273 }
8274 #else
8275 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8276 {
8277         return all;
8278 }
8279
8280 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8281 {
8282         return regular;
8283 }
8284 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8285
8286 /**
8287  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8288  * @env: The load balancing environment.
8289  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8290  */
8291 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8292 {
8293         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8294         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8295         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8296         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8297         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8298         bool overload = false;
8299
8300         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8301                 prefer_sibling = 1;
8302
8303 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8304         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8305                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8306 #endif
8307
8308         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8309
8310         do {
8311                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8312                 int local_group;
8313
8314                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8315                 if (local_group) {
8316                         sds->local = sg;
8317                         sgs = local;
8318
8319                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8320                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8321                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8322                 }
8323
8324                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8325                                                 &overload);
8326
8327                 if (local_group)
8328                         goto next_group;
8329
8330                 /*
8331                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8332                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8333                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8334                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8335                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8336                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8337                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8338                  * the tasks on the system).
8339                  */
8340                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8341                     group_has_capacity(env, local) &&
8342                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8343                         sgs->group_no_capacity = 1;
8344                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8345                 }
8346
8347                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8348                         sds->busiest = sg;
8349                         sds->busiest_stat = *sgs;
8350                 }
8351
8352 next_group:
8353                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8354                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8355                 sds->total_load += sgs->group_load;
8356                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8357
8358                 sg = sg->next;
8359         } while (sg != env->sd->groups);
8360
8361 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8362         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8363             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8364
8365                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8366                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8367         }
8368 #endif
8369
8370         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8371                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8372
8373         if (!env->sd->parent) {
8374                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8375                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8376                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8377         }
8378 }
8379
8380 /**
8381  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8382  *                      sched domain.
8383  *
8384  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8385  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8386  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8387  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8388  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8389  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8390  *
8391  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8392  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8393  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8394  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8395  * number.
8396  *
8397  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8398  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8399  *
8400  * @env: The load balancing environment.
8401  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8402  */
8403 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8404 {
8405         int busiest_cpu;
8406
8407         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8408                 return 0;
8409
8410         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8411                 return 0;
8412
8413         if (!sds->busiest)
8414                 return 0;
8415
8416         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8417         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8418                 return 0;
8419
8420         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8421                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8422                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8423
8424         return 1;
8425 }
8426
8427 /**
8428  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8429  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8430  *                      load balancing.
8431  * @env: The load balancing environment.
8432  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8433  */
8434 static inline
8435 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8436 {
8437         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8438         unsigned int imbn = 2;
8439         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8440         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8441
8442         local = &sds->local_stat;
8443         busiest = &sds->busiest_stat;
8444
8445         if (!local->sum_nr_running)
8446                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8447         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8448                 imbn = 1;
8449
8450         scaled_busy_load_per_task =
8451                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8452                 busiest->group_capacity;
8453
8454         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8455             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8456                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8457                 return;
8458         }
8459
8460         /*
8461          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8462          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8463          * moving them.
8464          */
8465
8466         capa_now += busiest->group_capacity *
8467                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8468         capa_now += local->group_capacity *
8469                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8470         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8471
8472         /* Amount of load we'd subtract */
8473         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8474                 capa_move += busiest->group_capacity *
8475                             min(busiest->load_per_task,
8476                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8477         }
8478
8479         /* Amount of load we'd add */
8480         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8481             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8482                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8483                       local->group_capacity;
8484         } else {
8485                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8486                       local->group_capacity;
8487         }
8488         capa_move += local->group_capacity *
8489                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8490         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8491
8492         /* Move if we gain throughput */
8493         if (capa_move > capa_now)
8494                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8495 }
8496
8497 /**
8498  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8499  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8500  * @env: load balance environment
8501  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8502  */
8503 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8504 {
8505         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8506         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8507
8508         local = &sds->local_stat;
8509         busiest = &sds->busiest_stat;
8510
8511         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8512                 /*
8513                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8514                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8515                  */
8516                 busiest->load_per_task =
8517                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8518         }
8519
8520         /*
8521          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8522          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8523          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8524          * skipped when updating the busiest sg:
8525          */
8526         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8527             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8528                 env->imbalance = 0;
8529                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8530         }
8531
8532         /*
8533          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8534          */
8535         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8536             local->group_type   == group_overloaded) {
8537                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8538                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8539                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8540                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8541                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8542                 } else
8543                         load_above_capacity = ~0UL;
8544         }
8545
8546         /*
8547          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8548          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8549          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8550          * we also don't want to reduce the group load below the group
8551          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8552          */
8553         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8554
8555         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8556         env->imbalance = min(
8557                 max_pull * busiest->group_capacity,
8558                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8559         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8560
8561         /*
8562          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8563          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8564          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8565          * moved
8566          */
8567         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8568                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8569 }
8570
8571 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8572
8573 /**
8574  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8575  * if there is an imbalance.
8576  *
8577  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8578  * to restore balance.
8579  *
8580  * @env: The load balancing environment.
8581  *
8582  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8583  */
8584 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8585 {
8586         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8587         struct sd_lb_stats sds;
8588
8589         init_sd_lb_stats(&sds);
8590
8591         /*
8592          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8593          * this level.
8594          */
8595         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8596         local = &sds.local_stat;
8597         busiest = &sds.busiest_stat;
8598
8599         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8600         if (check_asym_packing(env, &sds))
8601                 return sds.busiest;
8602
8603         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8604         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8605                 goto out_balanced;
8606
8607         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8608         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8609                                                 / sds.total_capacity;
8610
8611         /*
8612          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8613          * work because they assume all things are equal, which typically
8614          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8615          */
8616         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8617                 goto force_balance;
8618
8619         /*
8620          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8621          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8622          */
8623         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8624             busiest->group_no_capacity)
8625                 goto force_balance;
8626
8627         /*
8628          * If the local group is busier than the selected busiest group
8629          * don't try and pull any tasks.
8630          */
8631         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8632                 goto out_balanced;
8633
8634         /*
8635          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8636          * average load.
8637          */
8638         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8639                 goto out_balanced;
8640
8641         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8642                 /*
8643                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8644                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8645                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8646                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8647                  * might end up to just move the imbalance on another group
8648                  */
8649                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8650                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8651                         goto out_balanced;
8652         } else {
8653                 /*
8654                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8655                  * imbalance_pct to be conservative.
8656                  */
8657                 if (100 * busiest->avg_load <=
8658                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8659                         goto out_balanced;
8660         }
8661
8662 force_balance:
8663         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8664         calculate_imbalance(env, &sds);
8665         return sds.busiest;
8666
8667 out_balanced:
8668         env->imbalance = 0;
8669         return NULL;
8670 }
8671
8672 /*
8673  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8674  */
8675 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8676                                      struct sched_group *group)
8677 {
8678         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8679         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8680         int i;
8681
8682         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8683                 unsigned long capacity, wl;
8684                 enum fbq_type rt;
8685
8686                 rq = cpu_rq(i);
8687                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8688
8689                 /*
8690                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8691                  *  - regular: there are !numa tasks
8692                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8693                  *  - all:     there is no distinction
8694                  *
8695                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8696                  * ignore those when there's better options.
8697                  *
8698                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8699                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8700                  * queue by moving tasks around inside the node.
8701                  *
8702                  * If we cannot move enough load due to this classification
8703                  * the next pass will adjust the group classification and
8704                  * allow migration of more tasks.
8705                  *
8706                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8707                  */
8708                 if (rt > env->fbq_type)
8709                         continue;
8710
8711                 capacity = capacity_of(i);
8712
8713                 wl = weighted_cpuload(rq);
8714
8715                 /*
8716                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8717                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8718                  */
8719
8720                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8721                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8722                         continue;
8723
8724                 /*
8725                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8726                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8727                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8728                  * potentially running at a lower capacity.
8729                  *
8730                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8731                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8732                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8733                  * our previous maximum.
8734                  */
8735                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8736                         busiest_load = wl;
8737                         busiest_capacity = capacity;
8738                         busiest = rq;
8739                 }
8740         }
8741
8742         return busiest;
8743 }
8744
8745 /*
8746  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8747  * so long as it is large enough.
8748  */
8749 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8750
8751 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8752 {
8753         struct sched_domain *sd = env->sd;
8754
8755         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8756
8757                 /*
8758                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8759                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8760                  * highest priority CPUs.
8761                  */
8762                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8763                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8764                         return 1;
8765         }
8766
8767         /*
8768          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8769          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8770          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8771          * available on dst_cpu.
8772          */
8773         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8774             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8775                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8776                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8777                         return 1;
8778         }
8779
8780         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8781 }
8782
8783 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8784
8785 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8786 {
8787         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8788         int cpu, balance_cpu = -1;
8789
8790         /*
8791          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8792          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8793          */
8794         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8795                 return 0;
8796
8797         /*
8798          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8799          * to do the newly idle load balance.
8800          */
8801         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8802                 return 1;
8803
8804         /* Try to find first idle CPU */
8805         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8806                 if (!idle_cpu(cpu))
8807                         continue;
8808
8809                 balance_cpu = cpu;
8810                 break;
8811         }
8812
8813         if (balance_cpu == -1)
8814                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8815
8816         /*
8817          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8818          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8819          */
8820         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8821 }
8822
8823 /*
8824  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8825  * tasks if there is an imbalance.
8826  */
8827 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8828                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8829                         int *continue_balancing)
8830 {
8831         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8832         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8833         struct sched_group *group;
8834         struct rq *busiest;
8835         struct rq_flags rf;
8836         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8837
8838         struct lb_env env = {
8839                 .sd             = sd,
8840                 .dst_cpu        = this_cpu,
8841                 .dst_rq         = this_rq,
8842                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8843                 .idle           = idle,
8844                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8845                 .cpus           = cpus,
8846                 .fbq_type       = all,
8847                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8848         };
8849
8850         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8851
8852         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8853
8854 redo:
8855         if (!should_we_balance(&env)) {
8856                 *continue_balancing = 0;
8857                 goto out_balanced;
8858         }
8859
8860         group = find_busiest_group(&env);
8861         if (!group) {
8862                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8863                 goto out_balanced;
8864         }
8865
8866         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8867         if (!busiest) {
8868                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8869                 goto out_balanced;
8870         }
8871
8872         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8873
8874         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8875
8876         env.src_cpu = busiest->cpu;
8877         env.src_rq = busiest;
8878
8879         ld_moved = 0;
8880         if (busiest->nr_running > 1) {
8881                 /*
8882                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8883                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8884                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8885                  * correctly treated as an imbalance.
8886                  */
8887                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8888                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8889
8890 more_balance:
8891                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8892                 update_rq_clock(busiest);
8893
8894                 /*
8895                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8896                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8897                  */
8898                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8899
8900                 /*
8901                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8902                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8903                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8904                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8905                  * See task_rq_lock() family for the details.
8906                  */
8907
8908                 rq_unlock(busiest, &rf);
8909
8910                 if (cur_ld_moved) {
8911                         attach_tasks(&env);
8912                         ld_moved += cur_ld_moved;
8913                 }
8914
8915                 local_irq_restore(rf.flags);
8916
8917                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8918                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8919                         goto more_balance;
8920                 }
8921
8922                 /*
8923                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8924                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8925                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8926                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8927                  * sched_group.
8928                  *
8929                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8930                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8931                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8932                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8933                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8934                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8935                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8936                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8937                  * This however should not happen so much in practice and
8938                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8939                  * excess load moved.
8940                  */
8941                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8942
8943                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8944                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8945
8946                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8947                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8948                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8949                         env.loop         = 0;
8950                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8951
8952                         /*
8953                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8954                          * need to continue with same src_cpu.
8955                          */
8956                         goto more_balance;
8957                 }
8958
8959                 /*
8960                  * We failed to reach balance because of affinity.
8961                  */
8962                 if (sd_parent) {
8963                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8964
8965                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8966                                 *group_imbalance = 1;
8967                 }
8968
8969                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8970                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8971                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8972                         /*
8973                          * Attempting to continue load balancing at the current
8974                          * sched_domain level only makes sense if there are
8975                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8976                          * pull load from which are not contained within the
8977                          * destination group that is receiving any migrated
8978                          * load.
8979                          */
8980                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8981                                 env.loop = 0;
8982                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8983                                 goto redo;
8984                         }
8985                         goto out_all_pinned;
8986                 }
8987         }
8988
8989         if (!ld_moved) {
8990                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8991                 /*
8992                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8993                  * We do not want newidle balance, which can be very
8994                  * frequent, pollute the failure counter causing
8995                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8996                  */
8997                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8998                         sd->nr_balance_failed++;
8999
9000                 if (need_active_balance(&env)) {
9001                         unsigned long flags;
9002
9003                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9004
9005                         /*
9006                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9007                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9008                          * moved to this_cpu:
9009                          */
9010                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
9011                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9012                                                             flags);
9013                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9014                                 goto out_one_pinned;
9015                         }
9016
9017                         /*
9018                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9019                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9020                          * only after active load balance is finished.
9021                          */
9022                         if (!busiest->active_balance) {
9023                                 busiest->active_balance = 1;
9024                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9025                                 active_balance = 1;
9026                         }
9027                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9028
9029                         if (active_balance) {
9030                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9031                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9032                                         &busiest->active_balance_work);
9033                         }
9034
9035                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9036                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9037                 }
9038         } else
9039                 sd->nr_balance_failed = 0;
9040
9041         if (likely(!active_balance)) {
9042                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9043                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9044         } else {
9045                 /*
9046                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9047                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9048                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9049                  * detach_tasks).
9050                  */
9051                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9052                         sd->balance_interval *= 2;
9053         }
9054
9055         goto out;
9056
9057 out_balanced:
9058         /*
9059          * We reach balance although we may have faced some affinity
9060          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9061          */
9062         if (sd_parent) {
9063                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9064
9065                 if (*group_imbalance)
9066                         *group_imbalance = 0;
9067         }
9068
9069 out_all_pinned:
9070         /*
9071          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9072          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9073          * can try to migrate them.
9074          */
9075         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9076
9077         sd->nr_balance_failed = 0;
9078
9079 out_one_pinned:
9080         /* tune up the balancing interval */
9081         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9082                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9083                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9084                 sd->balance_interval *= 2;
9085
9086         ld_moved = 0;
9087 out:
9088         return ld_moved;
9089 }
9090
9091 static inline unsigned long
9092 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9093 {
9094         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9095
9096         if (cpu_busy)
9097                 interval *= sd->busy_factor;
9098
9099         /* scale ms to jiffies */
9100         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9101         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9102
9103         return interval;
9104 }
9105
9106 static inline void
9107 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9108 {
9109         unsigned long interval, next;
9110
9111         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9112         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9113         next = sd->last_balance + interval;
9114
9115         if (time_after(*next_balance, next))
9116                 *next_balance = next;
9117 }
9118
9119 /*
9120  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9121  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9122  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9123  * avoids physical / logical imbalances.
9124  */
9125 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9126 {
9127         struct rq *busiest_rq = data;
9128         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9129         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9130         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9131         struct sched_domain *sd;
9132         struct task_struct *p = NULL;
9133         struct rq_flags rf;
9134
9135         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9136         /*
9137          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9138          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9139          * inactive CPUs.
9140          */
9141         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9142                 goto out_unlock;
9143
9144         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9145         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9146                      !busiest_rq->active_balance))
9147                 goto out_unlock;
9148
9149         /* Is there any task to move? */
9150         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9151                 goto out_unlock;
9152
9153         /*
9154          * This condition is "impossible", if it occurs
9155          * we need to fix it. Originally reported by
9156          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9157          */
9158         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9159
9160         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9161         rcu_read_lock();
9162         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9163                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9164                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9165                                 break;
9166         }
9167
9168         if (likely(sd)) {
9169                 struct lb_env env = {
9170                         .sd             = sd,
9171                         .dst_cpu        = target_cpu,
9172                         .dst_rq         = target_rq,
9173                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9174                         .src_rq         = busiest_rq,
9175                         .idle           = CPU_IDLE,
9176                         /*
9177                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9178                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9179                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9180                          * about DST_PINNED.
9181                          */
9182                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9183                 };
9184
9185                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9186                 update_rq_clock(busiest_rq);
9187
9188                 p = detach_one_task(&env);
9189                 if (p) {
9190                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9191                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9192                         sd->nr_balance_failed = 0;
9193                 } else {
9194                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9195                 }
9196         }
9197         rcu_read_unlock();
9198 out_unlock:
9199         busiest_rq->active_balance = 0;
9200         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9201
9202         if (p)
9203                 attach_one_task(target_rq, p);
9204
9205         local_irq_enable();
9206
9207         return 0;
9208 }
9209
9210 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9211
9212 /*
9213  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9214  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9215  */
9216 void update_max_interval(void)
9217 {
9218         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9219 }
9220
9221 /*
9222  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9223  * and initiates a balancing operation if so.
9224  *
9225  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9226  */
9227 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9228 {
9229         int continue_balancing = 1;
9230         int cpu = rq->cpu;
9231         unsigned long interval;
9232         struct sched_domain *sd;
9233         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9234         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9235         int update_next_balance = 0;
9236         int need_serialize, need_decay = 0;
9237         u64 max_cost = 0;
9238
9239         rcu_read_lock();
9240         for_each_domain(cpu, sd) {
9241                 /*
9242                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9243                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9244                  */
9245                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9246                         sd->max_newidle_lb_cost =
9247                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9248                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9249                         need_decay = 1;
9250                 }
9251                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9252
9253                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9254                         continue;
9255
9256                 /*
9257                  * Stop the load balance at this level. There is another
9258                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9259                  * actively.
9260                  */
9261                 if (!continue_balancing) {
9262                         if (need_decay)
9263                                 continue;
9264                         break;
9265                 }
9266
9267                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9268
9269                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9270                 if (need_serialize) {
9271                         if (!spin_trylock(&balancing))
9272                                 goto out;
9273                 }
9274
9275                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9276                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9277                                 /*
9278                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9279                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9280                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9281                                  */
9282                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9283                         }
9284                         sd->last_balance = jiffies;
9285                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9286                 }
9287                 if (need_serialize)
9288                         spin_unlock(&balancing);
9289 out:
9290                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9291                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9292                         update_next_balance = 1;
9293                 }
9294         }
9295         if (need_decay) {
9296                 /*
9297                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9298                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9299                  */
9300                 rq->max_idle_balance_cost =
9301                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9302         }
9303         rcu_read_unlock();
9304
9305         /*
9306          * next_balance will be updated only when there is a need.
9307          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9308          * updated.
9309          */
9310         if (likely(update_next_balance)) {
9311                 rq->next_balance = next_balance;
9312
9313 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9314                 /*
9315                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9316                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9317                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9318                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9319                  * balance for itself and we need to update the
9320                  * nohz.next_balance accordingly.
9321                  */
9322                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9323                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9324 #endif
9325         }
9326 }
9327
9328 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9329 {
9330         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9331 }
9332
9333 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9334 /*
9335  * idle load balancing details
9336  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9337  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9338  *   load balancing for all the idle CPUs.
9339  */
9340
9341 static inline int find_new_ilb(void)
9342 {
9343         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9344
9345         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9346                 return ilb;
9347
9348         return nr_cpu_ids;
9349 }
9350
9351 /*
9352  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9353  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9354  * CPU (if there is one).
9355  */
9356 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9357 {
9358         int ilb_cpu;
9359
9360         nohz.next_balance++;
9361
9362         ilb_cpu = find_new_ilb();
9363
9364         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9365                 return;
9366
9367         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9368         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9369                 return;
9370
9371         /*
9372          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9373          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9374          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9375          * will be run before returning from the IPI.
9376          */
9377         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9378 }
9379
9380 /*
9381  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9382  * of an idle cpu in the system.
9383  *   - This rq has more than one task.
9384  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9385  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9386  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9387  *     multiple busy cpu.
9388  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9389  *     domain span are idle.
9390  */
9391 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9392 {
9393         unsigned long now = jiffies;
9394         struct sched_domain_shared *sds;
9395         struct sched_domain *sd;
9396         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9397         unsigned int flags = 0;
9398
9399         if (unlikely(rq->idle_balance))
9400                 return;
9401
9402         /*
9403          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9404          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9405          */
9406         nohz_balance_exit_idle(rq);
9407
9408         /*
9409          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9410          * balancing.
9411          */
9412         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9413                 return;
9414
9415         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9416             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9417                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9418
9419         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9420                 goto out;
9421
9422         if (rq->nr_running >= 2) {
9423                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9424                 goto out;
9425         }
9426
9427         rcu_read_lock();
9428         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9429         if (sds) {
9430                 /*
9431                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9432                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9433                  */
9434                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9435                 if (nr_busy > 1) {
9436                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9437                         goto unlock;
9438                 }
9439
9440         }
9441
9442         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9443         if (sd) {
9444                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9445                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9446                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9447                         goto unlock;
9448                 }
9449         }
9450
9451         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9452         if (sd) {
9453                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9454                         if (i == cpu ||
9455                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9456                                 continue;
9457
9458                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9459                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9460                                 goto unlock;
9461                         }
9462                 }
9463         }
9464 unlock:
9465         rcu_read_unlock();
9466 out:
9467         if (flags)
9468                 kick_ilb(flags);
9469 }
9470
9471 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9472 {
9473         struct sched_domain *sd;
9474
9475         rcu_read_lock();
9476         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9477
9478         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9479                 goto unlock;
9480         sd->nohz_idle = 0;
9481
9482         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9483 unlock:
9484         rcu_read_unlock();
9485 }
9486
9487 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9488 {
9489         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9490
9491         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9492                 return;
9493
9494         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9495         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9496         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9497
9498         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9499 }
9500
9501 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9502 {
9503         struct sched_domain *sd;
9504
9505         rcu_read_lock();
9506         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9507
9508         if (!sd || sd->nohz_idle)
9509                 goto unlock;
9510         sd->nohz_idle = 1;
9511
9512         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9513 unlock:
9514         rcu_read_unlock();
9515 }
9516
9517 /*
9518  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9519  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9520  */
9521 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9522 {
9523         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9524
9525         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9526
9527         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9528         if (!cpu_active(cpu))
9529                 return;
9530
9531         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9532         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9533                 return;
9534
9535         /*
9536          * Can be set safely without rq->lock held
9537          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9538          * rq->lock is held during the check and the clear
9539          */
9540         rq->has_blocked_load = 1;
9541
9542         /*
9543          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9544          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9545          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9546          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9547          */
9548         if (rq->nohz_tick_stopped)
9549                 goto out;
9550
9551         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9552         if (on_null_domain(rq))
9553                 return;
9554
9555         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9556
9557         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9558         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9559
9560         /*
9561          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9562          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9563          * store.
9564          */
9565         smp_mb__after_atomic();
9566
9567         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9568
9569 out:
9570         /*
9571          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9572          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9573          */
9574         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9575 }
9576
9577 /*
9578  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9579  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9580  * tasks movement depending of flags.
9581  * The function returns false if the loop has stopped before running
9582  * through all idle CPUs.
9583  */
9584 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9585                                enum cpu_idle_type idle)
9586 {
9587         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9588         unsigned long now = jiffies;
9589         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9590         bool has_blocked_load = false;
9591         int update_next_balance = 0;
9592         int this_cpu = this_rq->cpu;
9593         int balance_cpu;
9594         int ret = false;
9595         struct rq *rq;
9596
9597         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9598
9599         /*
9600          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9601          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9602          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9603          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9604          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9605          * check the load of an idle cpu.
9606          */
9607         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9608
9609         /*
9610          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9611          * store from nohz_balance_enter_idle().
9612          */
9613         smp_mb();
9614
9615         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9616                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9617                         continue;
9618
9619                 /*
9620                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9621                  * work being done for other CPUs. Next load
9622                  * balancing owner will pick it up.
9623                  */
9624                 if (need_resched()) {
9625                         has_blocked_load = true;
9626                         goto abort;
9627                 }
9628
9629                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9630
9631                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9632
9633                 /*
9634                  * If time for next balance is due,
9635                  * do the balance.
9636                  */
9637                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9638                         struct rq_flags rf;
9639
9640                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9641                         update_rq_clock(rq);
9642                         cpu_load_update_idle(rq);
9643                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9644
9645                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9646                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9647                 }
9648
9649                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9650                         next_balance = rq->next_balance;
9651                         update_next_balance = 1;
9652                 }
9653         }
9654
9655         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9656         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9657                 update_blocked_averages(this_cpu);
9658                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9659         }
9660
9661         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9662                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9663
9664         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9665                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9666
9667         /* The full idle balance loop has been done */
9668         ret = true;
9669
9670 abort:
9671         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9672         if (has_blocked_load)
9673                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9674
9675         /*
9676          * next_balance will be updated only when there is a need.
9677          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9678          * updated.
9679          */
9680         if (likely(update_next_balance))
9681                 nohz.next_balance = next_balance;
9682
9683         return ret;
9684 }
9685
9686 /*
9687  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9688  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9689  */
9690 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9691 {
9692         int this_cpu = this_rq->cpu;
9693         unsigned int flags;
9694
9695         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9696                 return false;
9697
9698         if (idle != CPU_IDLE) {
9699                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9700                 return false;
9701         }
9702
9703         /*
9704          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9705          */
9706         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9707         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9708                 return false;
9709
9710         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9711
9712         return true;
9713 }
9714
9715 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9716 {
9717         int this_cpu = this_rq->cpu;
9718
9719         /*
9720          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9721          * housekeeping
9722          */
9723         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9724                 return;
9725
9726         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9727         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9728                 return;
9729
9730         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9731         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9732             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9733                 return;
9734
9735         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9736         /*
9737          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9738          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9739          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9740          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9741          */
9742         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9743                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9744         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9745 }
9746
9747 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9748 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9749
9750 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9751 {
9752         return false;
9753 }
9754
9755 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9756 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9757
9758 /*
9759  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9760  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9761  */
9762 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9763 {
9764         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9765         int this_cpu = this_rq->cpu;
9766         struct sched_domain *sd;
9767         int pulled_task = 0;
9768         u64 curr_cost = 0;
9769
9770         /*
9771          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9772          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9773          */
9774         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9775
9776         /*
9777          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9778          */
9779         if (!cpu_active(this_cpu))
9780                 return 0;
9781
9782         /*
9783          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9784          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9785          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9786          * re-start the picking loop.
9787          */
9788         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9789
9790         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9791             !this_rq->rd->overload) {
9792
9793                 rcu_read_lock();
9794                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9795                 if (sd)
9796                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9797                 rcu_read_unlock();
9798
9799                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9800
9801                 goto out;
9802         }
9803
9804         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9805
9806         update_blocked_averages(this_cpu);
9807         rcu_read_lock();
9808         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9809                 int continue_balancing = 1;
9810                 u64 t0, domain_cost;
9811
9812                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9813                         continue;
9814
9815                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9816                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9817                         break;
9818                 }
9819
9820                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9821                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9822
9823                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9824                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9825                                                    &continue_balancing);
9826
9827                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9828                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9829                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9830
9831                         curr_cost += domain_cost;
9832                 }
9833
9834                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9835
9836                 /*
9837                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9838                  * now runnable tasks on this rq.
9839                  */
9840                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9841                         break;
9842         }
9843         rcu_read_unlock();
9844
9845         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9846
9847         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9848                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9849
9850         /*
9851          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9852          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9853          * pretend we pulled a task.
9854          */
9855         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9856                 pulled_task = 1;
9857
9858 out:
9859         /* Move the next balance forward */
9860         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9861                 this_rq->next_balance = next_balance;
9862
9863         /* Is there a task of a high priority class? */
9864         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9865                 pulled_task = -1;
9866
9867         if (pulled_task)
9868                 this_rq->idle_stamp = 0;
9869
9870         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9871
9872         return pulled_task;
9873 }
9874
9875 /*
9876  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9877  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9878  */
9879 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9880 {
9881         struct rq *this_rq = this_rq();
9882         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9883                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9884
9885         /*
9886          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9887          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9888          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9889          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9890          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9891          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9892          */
9893         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9894                 return;
9895
9896         /* normal load balance */
9897         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9898         rebalance_domains(this_rq, idle);
9899 }
9900
9901 /*
9902  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9903  */
9904 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9905 {
9906         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9907         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9908                 return;
9909
9910         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9911                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9912
9913         nohz_balancer_kick(rq);
9914 }
9915
9916 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9917 {
9918         update_sysctl();
9919
9920         update_runtime_enabled(rq);
9921 }
9922
9923 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9924 {
9925         update_sysctl();
9926
9927         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9928         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9929 }
9930
9931 #endif /* CONFIG_SMP */
9932
9933 /*
9934  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9935  *
9936  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9937  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9938  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9939  * parameters.
9940  */
9941 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9942 {
9943         struct cfs_rq *cfs_rq;
9944         struct sched_entity *se = &curr->se;
9945
9946         for_each_sched_entity(se) {
9947                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9948                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9949         }
9950
9951         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9952                 task_tick_numa(rq, curr);
9953 }
9954
9955 /*
9956  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9957  *  - child not yet on the tasklist
9958  *  - preemption disabled
9959  */
9960 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9961 {
9962         struct cfs_rq *cfs_rq;
9963         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9964         struct rq *rq = this_rq();
9965         struct rq_flags rf;
9966
9967         rq_lock(rq, &rf);
9968         update_rq_clock(rq);
9969
9970         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9971         curr = cfs_rq->curr;
9972         if (curr) {
9973                 update_curr(cfs_rq);
9974                 se->vruntime = curr->vruntime;
9975         }
9976         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9977
9978         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9979                 /*
9980                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9981                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9982                  */
9983                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9984                 resched_curr(rq);
9985         }
9986
9987         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9988         rq_unlock(rq, &rf);
9989 }
9990
9991 /*
9992  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9993  * the current task.
9994  */
9995 static void
9996 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9997 {
9998         if (!task_on_rq_queued(p))
9999                 return;
10000
10001         /*
10002          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10003          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10004          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10005          */
10006         if (rq->curr == p) {
10007                 if (p->prio > oldprio)
10008                         resched_curr(rq);
10009         } else
10010                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10011 }
10012
10013 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10014 {
10015         struct sched_entity *se = &p->se;
10016
10017         /*
10018          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10019          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10020          * vruntime.
10021          */
10022         if (p->on_rq)
10023                 return true;
10024
10025         /*
10026          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10027          * But there are some cases where it has already been normalized:
10028          *
10029          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10030          *   wake_up_new_task().
10031          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10032          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10033          */
10034         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
10035                 return true;
10036
10037         return false;
10038 }
10039
10040 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10041 /*
10042  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10043  * visible to the root
10044  */
10045 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10046 {
10047         struct cfs_rq *cfs_rq;
10048
10049         /* Start to propagate at parent */
10050         se = se->parent;
10051
10052         for_each_sched_entity(se) {
10053                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10054
10055                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10056                         break;
10057
10058                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10059         }
10060 }
10061 #else
10062 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10063 #endif
10064
10065 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10066 {
10067         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10068
10069         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10070         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10071         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10072         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10073         propagate_entity_cfs_rq(se);
10074 }
10075
10076 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10077 {
10078         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10079
10080 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10081         /*
10082          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10083          * class maintain depth value), reset depth properly.
10084          */
10085         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10086 #endif
10087
10088         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10089         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10090         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10091         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10092         propagate_entity_cfs_rq(se);
10093 }
10094
10095 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10096 {
10097         struct sched_entity *se = &p->se;
10098         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10099
10100         if (!vruntime_normalized(p)) {
10101                 /*
10102                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10103                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10104                  */
10105                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10106                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10107         }
10108
10109         detach_entity_cfs_rq(se);
10110 }
10111
10112 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10113 {
10114         struct sched_entity *se = &p->se;
10115         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10116
10117         attach_entity_cfs_rq(se);
10118
10119         if (!vruntime_normalized(p))
10120                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10121 }
10122
10123 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10124 {
10125         detach_task_cfs_rq(p);
10126 }
10127
10128 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10129 {
10130         attach_task_cfs_rq(p);
10131
10132         if (task_on_rq_queued(p)) {
10133                 /*
10134                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10135                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10136                  * if we can still preempt the current task.
10137                  */
10138                 if (rq->curr == p)
10139                         resched_curr(rq);
10140                 else
10141                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10142         }
10143 }
10144
10145 /* Account for a task changing its policy or group.
10146  *
10147  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10148  * migrates between groups/classes.
10149  */
10150 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10151 {
10152         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10153
10154         for_each_sched_entity(se) {
10155                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10156
10157                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10158                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10159                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10160         }
10161 }
10162
10163 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10164 {
10165         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10166         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10167 #ifndef CONFIG_64BIT
10168         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10169 #endif
10170 #ifdef CONFIG_SMP
10171         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10172 #endif
10173 }
10174
10175 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10176 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10177 {
10178         struct sched_entity *se = &p->se;
10179
10180         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10181         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10182 }
10183
10184 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10185 {
10186         detach_task_cfs_rq(p);
10187         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10188
10189 #ifdef CONFIG_SMP
10190         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10191         p->se.avg.last_update_time = 0;
10192 #endif
10193         attach_task_cfs_rq(p);
10194 }
10195
10196 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10197 {
10198         switch (type) {
10199         case TASK_SET_GROUP:
10200                 task_set_group_fair(p);
10201                 break;
10202
10203         case TASK_MOVE_GROUP:
10204                 task_move_group_fair(p);
10205                 break;
10206         }
10207 }
10208
10209 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10210 {
10211         int i;
10212
10213         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10214
10215         for_each_possible_cpu(i) {
10216                 if (tg->cfs_rq)
10217                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10218                 if (tg->se)
10219                         kfree(tg->se[i]);
10220         }
10221
10222         kfree(tg->cfs_rq);
10223         kfree(tg->se);
10224 }
10225
10226 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10227 {
10228         struct sched_entity *se;
10229         struct cfs_rq *cfs_rq;
10230         int i;
10231
10232         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10233         if (!tg->cfs_rq)
10234                 goto err;
10235         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10236         if (!tg->se)
10237                 goto err;
10238
10239         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10240
10241         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10242
10243         for_each_possible_cpu(i) {
10244                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10245                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10246                 if (!cfs_rq)
10247                         goto err;
10248
10249                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10250                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10251                 if (!se)
10252                         goto err_free_rq;
10253
10254                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10255                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10256                 init_entity_runnable_average(se);
10257         }
10258
10259         return 1;
10260
10261 err_free_rq:
10262         kfree(cfs_rq);
10263 err:
10264         return 0;
10265 }
10266
10267 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10268 {
10269         struct sched_entity *se;
10270         struct rq *rq;
10271         int i;
10272
10273         for_each_possible_cpu(i) {
10274                 rq = cpu_rq(i);
10275                 se = tg->se[i];
10276
10277                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10278                 update_rq_clock(rq);
10279                 attach_entity_cfs_rq(se);
10280                 sync_throttle(tg, i);
10281                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10282         }
10283 }
10284
10285 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10286 {
10287         unsigned long flags;
10288         struct rq *rq;
10289         int cpu;
10290
10291         for_each_possible_cpu(cpu) {
10292                 if (tg->se[cpu])
10293                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10294
10295                 /*
10296                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10297                  * check on_list without danger of it being re-added.
10298                  */
10299                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10300                         continue;
10301
10302                 rq = cpu_rq(cpu);
10303
10304                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10305                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10306                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10307         }
10308 }
10309
10310 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10311                         struct sched_entity *se, int cpu,
10312                         struct sched_entity *parent)
10313 {
10314         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10315
10316         cfs_rq->tg = tg;
10317         cfs_rq->rq = rq;
10318         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10319
10320         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10321         tg->se[cpu] = se;
10322
10323         /* se could be NULL for root_task_group */
10324         if (!se)
10325                 return;
10326
10327         if (!parent) {
10328                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10329                 se->depth = 0;
10330         } else {
10331                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10332                 se->depth = parent->depth + 1;
10333         }
10334
10335         se->my_q = cfs_rq;
10336         /* guarantee group entities always have weight */
10337         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10338         se->parent = parent;
10339 }
10340
10341 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10342
10343 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10344 {
10345         int i;
10346
10347         /*
10348          * We can't change the weight of the root cgroup.
10349          */
10350         if (!tg->se[0])
10351                 return -EINVAL;
10352
10353         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10354
10355         mutex_lock(&shares_mutex);
10356         if (tg->shares == shares)
10357                 goto done;
10358
10359         tg->shares = shares;
10360         for_each_possible_cpu(i) {
10361                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10362                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10363                 struct rq_flags rf;
10364
10365                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10366                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10367                 update_rq_clock(rq);
10368                 for_each_sched_entity(se) {
10369                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10370                         update_cfs_group(se);
10371                 }
10372                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10373         }
10374
10375 done:
10376         mutex_unlock(&shares_mutex);
10377         return 0;
10378 }
10379 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10380
10381 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10382
10383 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10384 {
10385         return 1;
10386 }
10387
10388 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10389
10390 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10391
10392 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10393
10394
10395 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10396 {
10397         struct sched_entity *se = &task->se;
10398         unsigned int rr_interval = 0;
10399
10400         /*
10401          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10402          * idle runqueue:
10403          */
10404         if (rq->cfs.load.weight)
10405                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10406
10407         return rr_interval;
10408 }
10409
10410 /*
10411  * All the scheduling class methods:
10412  */
10413 const struct sched_class fair_sched_class = {
10414         .next                   = &idle_sched_class,
10415         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10416         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10417         .yield_task             = yield_task_fair,
10418         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10419
10420         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10421
10422         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10423         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10424
10425 #ifdef CONFIG_SMP
10426         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10427         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10428
10429         .rq_online              = rq_online_fair,
10430         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10431
10432         .task_dead              = task_dead_fair,
10433         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10434 #endif
10435
10436         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10437         .task_tick              = task_tick_fair,
10438         .task_fork              = task_fork_fair,
10439
10440         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10441         .switched_from          = switched_from_fair,
10442         .switched_to            = switched_to_fair,
10443
10444         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10445
10446         .update_curr            = update_curr_fair,
10447
10448 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10449         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10450 #endif
10451 };
10452
10453 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10454 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10455 {
10456         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10457
10458         rcu_read_lock();
10459         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10460                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10461         rcu_read_unlock();
10462 }
10463
10464 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10465 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10466 {
10467         int node;
10468         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10469
10470         for_each_online_node(node) {
10471                 if (p->numa_faults) {
10472                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10473                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10474                 }
10475                 if (p->numa_group) {
10476                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10477                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10478                 }
10479                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10480         }
10481 }
10482 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10483 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10484
10485 __init void init_sched_fair_class(void)
10486 {
10487 #ifdef CONFIG_SMP
10488         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10489
10490 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10491         nohz.next_balance = jiffies;
10492         nohz.next_blocked = jiffies;
10493         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10494 #endif
10495 #endif /* SMP */
10496
10497 }