OSDN Git Service

BACKPORT: xfrm: Allow Output Mark to be Updated Using UPDSA
[sagit-ice-cold/kernel_xiaomi_msm8998.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
57 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
58
59 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
60 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
61 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
62 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
63     (10 * NSEC_PER_MSEC);
64 #endif
65 /*
66  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
67  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
68  *
69  * Options are:
70  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
71  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
72  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
73  */
74 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
75         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
76
77 /*
78  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
79  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
82 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
83
84 /*
85  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
86  */
87 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
88
89 /*
90  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
91  * parent will (try to) run first.
92  */
93 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
94
95 /*
96  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
97  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
98  *
99  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
100  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
101  * have immediate wakeup/sleep latencies.
102  */
103 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
104 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
105
106 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
107
108 /*
109  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
110  * distribution.
111  * (default: 10msec)
112  */
113 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
114
115 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
116 /*
117  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
118  * each time a cfs_rq requests quota.
119  *
120  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
121  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
122  * we will always only issue the remaining available time.
123  *
124  * default: 5 msec, units: microseconds
125   */
126 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
127 #endif
128
129 /*
130  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
131  * util * margin < capacity * 1024
132  */
133 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
134
135 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
136 {
137         lw->weight += inc;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
142 {
143         lw->weight -= dec;
144         lw->inv_weight = 0;
145 }
146
147 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
148 {
149         lw->weight = w;
150         lw->inv_weight = 0;
151 }
152
153 /*
154  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
155  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
156  * to users decreases. But the relationship is not linear,
157  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
158  * number of CPUs.
159  *
160  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
161  */
162 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
163 {
164         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
165         unsigned int factor;
166
167         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
168         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
169                 factor = 1;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
172                 factor = cpus;
173                 break;
174         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
175         default:
176                 factor = 1 + ilog2(cpus);
177                 break;
178         }
179
180         return factor;
181 }
182
183 static void update_sysctl(void)
184 {
185         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
186
187 #define SET_SYSCTL(name) \
188         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
189         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
190         SET_SYSCTL(sched_latency);
191         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
192 #undef SET_SYSCTL
193 }
194
195 void sched_init_granularity(void)
196 {
197         update_sysctl();
198 }
199
200 #define WMULT_CONST     (~0U)
201 #define WMULT_SHIFT     32
202
203 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
204 {
205         unsigned long w;
206
207         if (likely(lw->inv_weight))
208                 return;
209
210         w = scale_load_down(lw->weight);
211
212         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
213                 lw->inv_weight = 1;
214         else if (unlikely(!w))
215                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
216         else
217                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
218 }
219
220 /*
221  * delta_exec * weight / lw.weight
222  *   OR
223  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
224  *
225  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
226  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
227  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
228  *
229  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
230  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
231  */
232 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
233 {
234         u64 fact = scale_load_down(weight);
235         int shift = WMULT_SHIFT;
236
237         __update_inv_weight(lw);
238
239         if (unlikely(fact >> 32)) {
240                 while (fact >> 32) {
241                         fact >>= 1;
242                         shift--;
243                 }
244         }
245
246         /* hint to use a 32x32->64 mul */
247         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
248
249         while (fact >> 32) {
250                 fact >>= 1;
251                 shift--;
252         }
253
254         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
255 }
256
257
258 const struct sched_class fair_sched_class;
259
260 /**************************************************************
261  * CFS operations on generic schedulable entities:
262  */
263
264 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
265
266 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
267 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
268 {
269         return cfs_rq->rq;
270 }
271
272 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
273 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
274
275 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
276 {
277 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
278         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
279 #endif
280         return container_of(se, struct task_struct, se);
281 }
282
283 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
284 #define for_each_sched_entity(se) \
285                 for (; se; se = se->parent)
286
287 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
288 {
289         return p->se.cfs_rq;
290 }
291
292 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
293 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
294 {
295         return se->cfs_rq;
296 }
297
298 /* runqueue "owned" by this group */
299 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
300 {
301         return grp->my_q;
302 }
303
304 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
305 {
306         if (!cfs_rq->on_list) {
307                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
308                 int cpu = cpu_of(rq);
309                 /*
310                  * Ensure we either appear before our parent (if already
311                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
312                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
313                  * reduces this to two cases and a special case for the root
314                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
315                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
316                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
317                  */
318                 if (cfs_rq->tg->parent &&
319                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
320                         /*
321                          * If parent is already on the list, we add the child
322                          * just before. Thanks to circular linked property of
323                          * the list, this means to put the child at the tail
324                          * of the list that starts by parent.
325                          */
326                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
327                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
328                         /*
329                          * The branch is now connected to its tree so we can
330                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
331                          * list.
332                          */
333                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
334                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
335                         /*
336                          * cfs rq without parent should be put
337                          * at the tail of the list.
338                          */
339                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
340                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
341                         /*
342                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
343                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
344                          */
345                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
346                 } else {
347                         /*
348                          * The parent has not already been added so we want to
349                          * make sure that it will be put after us.
350                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
351                          * where we will add parent.
352                          */
353                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
354                                 rq->tmp_alone_branch);
355                         /*
356                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
357                          * of the branch
358                          */
359                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
360                 }
361
362                 cfs_rq->on_list = 1;
363         }
364 }
365
366 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
367 {
368         if (cfs_rq->on_list) {
369                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
370                 cfs_rq->on_list = 0;
371         }
372 }
373
374 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
375 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
376         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
377
378 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
379 static inline struct cfs_rq *
380 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
381 {
382         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
383                 return se->cfs_rq;
384
385         return NULL;
386 }
387
388 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
389 {
390         return se->parent;
391 }
392
393 static void
394 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
395 {
396         int se_depth, pse_depth;
397
398         /*
399          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
400          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
401          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
402          * parent.
403          */
404
405         /* First walk up until both entities are at same depth */
406         se_depth = (*se)->depth;
407         pse_depth = (*pse)->depth;
408
409         while (se_depth > pse_depth) {
410                 se_depth--;
411                 *se = parent_entity(*se);
412         }
413
414         while (pse_depth > se_depth) {
415                 pse_depth--;
416                 *pse = parent_entity(*pse);
417         }
418
419         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
420                 *se = parent_entity(*se);
421                 *pse = parent_entity(*pse);
422         }
423 }
424
425 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
428 {
429         return container_of(se, struct task_struct, se);
430 }
431
432 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
433 {
434         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
435 }
436
437 #define entity_is_task(se)      1
438
439 #define for_each_sched_entity(se) \
440                 for (; se; se = NULL)
441
442 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
443 {
444         return &task_rq(p)->cfs;
445 }
446
447 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
448 {
449         struct task_struct *p = task_of(se);
450         struct rq *rq = task_rq(p);
451
452         return &rq->cfs;
453 }
454
455 /* runqueue "owned" by this group */
456 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
457 {
458         return NULL;
459 }
460
461 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463 }
464
465 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
466 {
467 }
468
469 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
470                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
471
472 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
473 {
474         return NULL;
475 }
476
477 static inline void
478 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
479 {
480 }
481
482 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
483
484 static __always_inline
485 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
486
487 /**************************************************************
488  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
489  */
490
491 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
492 {
493         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
494         if (delta > 0)
495                 max_vruntime = vruntime;
496
497         return max_vruntime;
498 }
499
500 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
501 {
502         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
503         if (delta < 0)
504                 min_vruntime = vruntime;
505
506         return min_vruntime;
507 }
508
509 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
510                                 struct sched_entity *b)
511 {
512         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
513 }
514
515 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
516 {
517         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
518
519         if (cfs_rq->curr)
520                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
521
522         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
523                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
524                                                    struct sched_entity,
525                                                    run_node);
526
527                 if (!cfs_rq->curr)
528                         vruntime = se->vruntime;
529                 else
530                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
531         }
532
533         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
534         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
535 #ifndef CONFIG_64BIT
536         smp_wmb();
537         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
538 #endif
539 }
540
541 /*
542  * Enqueue an entity into the rb-tree:
543  */
544 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
547         struct rb_node *parent = NULL;
548         struct sched_entity *entry;
549         int leftmost = 1;
550
551         /*
552          * Find the right place in the rbtree:
553          */
554         while (*link) {
555                 parent = *link;
556                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
557                 /*
558                  * We dont care about collisions. Nodes with
559                  * the same key stay together.
560                  */
561                 if (entity_before(se, entry)) {
562                         link = &parent->rb_left;
563                 } else {
564                         link = &parent->rb_right;
565                         leftmost = 0;
566                 }
567         }
568
569         /*
570          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
571          * used):
572          */
573         if (leftmost)
574                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
575
576         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
577         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
578 }
579
580 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
581 {
582         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
583                 struct rb_node *next_node;
584
585                 next_node = rb_next(&se->run_node);
586                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
587         }
588
589         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
590 }
591
592 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
593 {
594         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
595
596         if (!left)
597                 return NULL;
598
599         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
600 }
601
602 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
603 {
604         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
605
606         if (!next)
607                 return NULL;
608
609         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
610 }
611
612 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
613 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
614 {
615         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
616
617         if (!last)
618                 return NULL;
619
620         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
621 }
622
623 /**************************************************************
624  * Scheduling class statistics methods:
625  */
626
627 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
628                 void __user *buffer, size_t *lenp,
629                 loff_t *ppos)
630 {
631         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
632         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
633
634         if (ret || !write)
635                 return ret;
636
637         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
638                                         sysctl_sched_min_granularity);
639
640 #define WRT_SYSCTL(name) \
641         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
642         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
643         WRT_SYSCTL(sched_latency);
644         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
645 #undef WRT_SYSCTL
646
647         return 0;
648 }
649 #endif
650
651 /*
652  * delta /= w
653  */
654 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
655 {
656         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
657                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
658
659         return delta;
660 }
661
662 /*
663  * The idea is to set a period in which each task runs once.
664  *
665  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
666  * this period because otherwise the slices get too small.
667  *
668  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
669  */
670 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
671 {
672         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
673                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
674         else
675                 return sysctl_sched_latency;
676 }
677
678 /*
679  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
680  * proportional to the weight.
681  *
682  * s = p*P[w/rw]
683  */
684 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
685 {
686         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
687
688         for_each_sched_entity(se) {
689                 struct load_weight *load;
690                 struct load_weight lw;
691
692                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
693                 load = &cfs_rq->load;
694
695                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
696                         lw = cfs_rq->load;
697
698                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
699                         load = &lw;
700                 }
701                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
702         }
703         return slice;
704 }
705
706 /*
707  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
708  *
709  * vs = s/w
710  */
711 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
712 {
713         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
714 }
715
716 #ifdef CONFIG_SMP
717 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
718 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
719
720 /*
721  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
722  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
723  * dependent on this value.
724  */
725 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
726 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
727 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
728
729 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
730 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
731 {
732         struct sched_avg *sa = &se->avg;
733
734         sa->last_update_time = 0;
735         /*
736          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
737          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
738          * will definitely be update (after enqueue).
739          */
740         sa->period_contrib = 1023;
741         /*
742          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
743          * they get a chance to stabilize to their real load level.
744          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
745          * nothing has been attached to the task group yet.
746          */
747         if (entity_is_task(se))
748                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
749         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
750         /*
751          * In previous Android versions, we used to have:
752          *      sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
753          *      sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
754          * However, that functionality has been moved to enqueue.
755          * It is unclear if we should restore this in enqueue.
756          */
757         /*
758          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
759          */
760         sa->util_avg = 0;
761         sa->util_sum = 0;
762         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
763 }
764
765 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
766 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
767 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
768 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
769
770 /*
771  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
772  * based on the cfs_rq's current util_avg:
773  *
774  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
775  *
776  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
777  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
778  * as when the series is a harmonic series.
779  *
780  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
781  * only 1/2 of the left utilization budget:
782  *
783  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
784  *
785  * where n denotes the nth task.
786  *
787  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
788  *
789  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
790  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
791  *
792  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
793  * if util_avg > util_avg_cap.
794  */
795 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
796 {
797         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
798         struct sched_avg *sa = &se->avg;
799         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
800
801         if (cap > 0) {
802                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
803                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
804                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
805
806                         if (sa->util_avg > cap)
807                                 sa->util_avg = cap;
808                 } else {
809                         sa->util_avg = cap;
810                 }
811                 /*
812                  * If we wish to restore tuning via setting initial util,
813                  * this is where we should do it.
814                  */
815                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
816         }
817
818         if (entity_is_task(se)) {
819                 struct task_struct *p = task_of(se);
820                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
821                         /*
822                          * For !fair tasks do:
823                          *
824                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
825                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
826                         switched_from_fair(rq, p);
827                          *
828                          * such that the next switched_to_fair() has the
829                          * expected state.
830                          */
831                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
832                         return;
833                 }
834         }
835
836         attach_entity_cfs_rq(se);
837 }
838
839 #else /* !CONFIG_SMP */
840 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
841 {
842 }
843 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
844 {
845 }
846 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
847 {
848 }
849 #endif /* CONFIG_SMP */
850
851 /*
852  * Update the current task's runtime statistics.
853  */
854 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
855 {
856         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
857         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
858         u64 delta_exec;
859
860         if (unlikely(!curr))
861                 return;
862
863         delta_exec = now - curr->exec_start;
864         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
865                 return;
866
867         curr->exec_start = now;
868
869         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
870                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
871
872         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
873         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
874
875         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
876         update_min_vruntime(cfs_rq);
877
878         if (entity_is_task(curr)) {
879                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
880
881                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
882                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
883                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
884         }
885
886         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
887 }
888
889 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
890 {
891         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
892 }
893
894 static inline void
895 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
898 }
899
900 /*
901  * Task is being enqueued - update stats:
902  */
903 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
904 {
905         /*
906          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
907          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
908          */
909         if (se != cfs_rq->curr)
910                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
911 }
912
913 static void
914 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
915 {
916         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
917                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
918         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
919         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
920                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
921 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
922         if (entity_is_task(se)) {
923                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
924                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
925         }
926 #endif
927         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
928 }
929
930 static inline void
931 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
932 {
933         /*
934          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
935          * waiting task:
936          */
937         if (se != cfs_rq->curr)
938                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
939 }
940
941 /*
942  * We are picking a new current task - update its stats:
943  */
944 static inline void
945 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
946 {
947         /*
948          * We are starting a new run period:
949          */
950         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
951 }
952
953 /**************************************************
954  * Scheduling class queueing methods:
955  */
956
957 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
958 /*
959  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
960  * calculated based on the tasks virtual memory size and
961  * numa_balancing_scan_size.
962  */
963 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
964 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
965
966 /* Portion of address space to scan in MB */
967 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
968
969 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
970 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
971
972 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
973 {
974         unsigned long rss = 0;
975         unsigned long nr_scan_pages;
976
977         /*
978          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
979          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
980          * on resident pages
981          */
982         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
983         rss = get_mm_rss(p->mm);
984         if (!rss)
985                 rss = nr_scan_pages;
986
987         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
988         return rss / nr_scan_pages;
989 }
990
991 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
992 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
993
994 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
995 {
996         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
997         unsigned int scan, floor;
998         unsigned int windows = 1;
999
1000         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1001                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1002         floor = 1000 / windows;
1003
1004         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1005         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1006 }
1007
1008 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1009 {
1010         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1011         unsigned int smax;
1012
1013         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1014         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1015         return max(smin, smax);
1016 }
1017
1018 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1019 {
1020         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1021         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1022 }
1023
1024 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1025 {
1026         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1027         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1028 }
1029
1030 struct numa_group {
1031         atomic_t refcount;
1032
1033         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1034         int nr_tasks;
1035         pid_t gid;
1036
1037         struct rcu_head rcu;
1038         nodemask_t active_nodes;
1039         unsigned long total_faults;
1040         /*
1041          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1042          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1043          * more by CPU use than by memory faults.
1044          */
1045         unsigned long *faults_cpu;
1046         unsigned long faults[0];
1047 };
1048
1049 /* Shared or private faults. */
1050 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1051
1052 /* Memory and CPU locality */
1053 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1054
1055 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1056 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1057
1058 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1059 {
1060         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1065  * occupy the first half of the array. The second half of the
1066  * array is for current counters, which are averaged into the
1067  * first set by task_numa_placement.
1068  */
1069 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1070 {
1071         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1072 }
1073
1074 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1075 {
1076         if (!p->numa_faults)
1077                 return 0;
1078
1079         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1080                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1081 }
1082
1083 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1084 {
1085         if (!p->numa_group)
1086                 return 0;
1087
1088         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1089                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1090 }
1091
1092 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1093 {
1094         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1095                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1096 }
1097
1098 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1099 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1100                                         int maxdist, bool task)
1101 {
1102         unsigned long score = 0;
1103         int node;
1104
1105         /*
1106          * All nodes are directly connected, and the same distance
1107          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1108          */
1109         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1110                 return 0;
1111
1112         /*
1113          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1114          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1115          */
1116         for_each_online_node(node) {
1117                 unsigned long faults;
1118                 int dist = node_distance(nid, node);
1119
1120                 /*
1121                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1122                  * for placement; nid was already counted.
1123                  */
1124                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1125                         continue;
1126
1127                 /*
1128                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1129                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1130                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1131                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1132                  * of each group. Skip other nodes.
1133                  */
1134                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1135                                         dist > maxdist)
1136                         continue;
1137
1138                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1139                 if (task)
1140                         faults = task_faults(p, node);
1141                 else
1142                         faults = group_faults(p, node);
1143
1144                 /*
1145                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1146                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1147                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1148                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1149                  * The further away a node is, the less the faults count.
1150                  * This seems to result in good task placement.
1151                  */
1152                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1153                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1154                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1155                 }
1156
1157                 score += faults;
1158         }
1159
1160         return score;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1165  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1166  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1167  * evenly spread out between numa nodes.
1168  */
1169 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1170                                         int dist)
1171 {
1172         unsigned long faults, total_faults;
1173
1174         if (!p->numa_faults)
1175                 return 0;
1176
1177         total_faults = p->total_numa_faults;
1178
1179         if (!total_faults)
1180                 return 0;
1181
1182         faults = task_faults(p, nid);
1183         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1184
1185         return 1000 * faults / total_faults;
1186 }
1187
1188 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1189                                          int dist)
1190 {
1191         unsigned long faults, total_faults;
1192
1193         if (!p->numa_group)
1194                 return 0;
1195
1196         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1197
1198         if (!total_faults)
1199                 return 0;
1200
1201         faults = group_faults(p, nid);
1202         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1203
1204         return 1000 * faults / total_faults;
1205 }
1206
1207 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1208                                 int src_nid, int dst_cpu)
1209 {
1210         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1211         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1212         int last_cpupid, this_cpupid;
1213
1214         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1215
1216         /*
1217          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1218          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1219          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1220          *
1221          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1222          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1223          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1224          *
1225          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1226          * same result twice in a row, given these samples are fully
1227          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1228          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1229          *
1230          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1231          * act on an unlikely task<->page relation.
1232          */
1233         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1234         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1235                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1236                 return false;
1237
1238         /* Always allow migrate on private faults */
1239         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1240                 return true;
1241
1242         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1243         if (!ng)
1244                 return true;
1245
1246         /*
1247          * Do not migrate if the destination is not a node that
1248          * is actively used by this numa group.
1249          */
1250         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1251                 return false;
1252
1253         /*
1254          * Source is a node that is not actively used by this
1255          * numa group, while the destination is. Migrate.
1256          */
1257         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1258                 return true;
1259
1260         /*
1261          * Both source and destination are nodes in active
1262          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1263          * by migrating from more heavily used groups, to less
1264          * heavily used ones, spreading the load around.
1265          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1266          */
1267         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1268 }
1269
1270 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1271 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1272 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1273 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1274 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1275
1276 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1277 struct numa_stats {
1278         unsigned long nr_running;
1279         unsigned long load;
1280
1281         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1282         unsigned long compute_capacity;
1283
1284         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1285         unsigned long task_capacity;
1286         int has_free_capacity;
1287 };
1288
1289 /*
1290  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1291  */
1292 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1293 {
1294         int smt, cpu, cpus = 0;
1295         unsigned long capacity;
1296
1297         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1298         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1299                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1300
1301                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1302                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1303                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1304
1305                 cpus++;
1306         }
1307
1308         /*
1309          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1310          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1311          * not find this node attractive.
1312          *
1313          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1314          * imbalance and bail there.
1315          */
1316         if (!cpus)
1317                 return;
1318
1319         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1320         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1321         capacity = cpus / smt; /* cores */
1322
1323         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1324                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1325         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1326 }
1327
1328 struct task_numa_env {
1329         struct task_struct *p;
1330
1331         int src_cpu, src_nid;
1332         int dst_cpu, dst_nid;
1333
1334         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1335
1336         int imbalance_pct;
1337         int dist;
1338
1339         struct task_struct *best_task;
1340         long best_imp;
1341         int best_cpu;
1342 };
1343
1344 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1345                              struct task_struct *p, long imp)
1346 {
1347         if (env->best_task)
1348                 put_task_struct(env->best_task);
1349
1350         env->best_task = p;
1351         env->best_imp = imp;
1352         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1353 }
1354
1355 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1356                                 struct task_numa_env *env)
1357 {
1358         long imb, old_imb;
1359         long orig_src_load, orig_dst_load;
1360         long src_capacity, dst_capacity;
1361
1362         /*
1363          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1364          *
1365          * src_load        dst_load
1366          * ------------ vs ---------
1367          * src_capacity    dst_capacity
1368          */
1369         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1370         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1371
1372         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1373         if (dst_load < src_load)
1374                 swap(dst_load, src_load);
1375
1376         /* Is the difference below the threshold? */
1377         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1378               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1379         if (imb <= 0)
1380                 return false;
1381
1382         /*
1383          * The imbalance is above the allowed threshold.
1384          * Compare it with the old imbalance.
1385          */
1386         orig_src_load = env->src_stats.load;
1387         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1388
1389         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1390                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1391
1392         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1393                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1394
1395         /* Would this change make things worse? */
1396         return (imb > old_imb);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1401  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1402  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1403  * be exchanged with the source task
1404  */
1405 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1406                               long taskimp, long groupimp)
1407 {
1408         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1409         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1410         struct task_struct *cur;
1411         long src_load, dst_load;
1412         long load;
1413         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1414         long moveimp = imp;
1415         int dist = env->dist;
1416         bool assigned = false;
1417
1418         rcu_read_lock();
1419
1420         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1421         cur = dst_rq->curr;
1422         /*
1423          * No need to move the exiting task or idle task.
1424          */
1425         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1426                 cur = NULL;
1427         else {
1428                 /*
1429                  * The task_struct must be protected here to protect the
1430                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1431                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1432                  * finish_task_switch()
1433                  *     --> put_task_struct()
1434                  *         --> __put_task_struct()
1435                  *             --> task_numa_free()
1436                  */
1437                 get_task_struct(cur);
1438         }
1439
1440         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1441
1442         /*
1443          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1444          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1445          */
1446         if (cur == env->p)
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1451          * source and destination node. Calculate the total differential for
1452          * the source task and potential destination task. The more negative
1453          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1454          * be incurred if the tasks were swapped.
1455          */
1456         if (cur) {
1457                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1458                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1459                         goto unlock;
1460
1461                 /*
1462                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1463                  * in any group then look only at task weights.
1464                  */
1465                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1466                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1467                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1468                         /*
1469                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1470                          * tasks within a group over tiny differences.
1471                          */
1472                         if (cur->numa_group)
1473                                 imp -= imp/16;
1474                 } else {
1475                         /*
1476                          * Compare the group weights. If a task is all by
1477                          * itself (not part of a group), use the task weight
1478                          * instead.
1479                          */
1480                         if (cur->numa_group)
1481                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1482                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1483                         else
1484                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1485                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1486                 }
1487         }
1488
1489         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1490                 goto unlock;
1491
1492         if (!cur) {
1493                 /* Is there capacity at our destination? */
1494                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1495                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1496                         goto unlock;
1497
1498                 goto balance;
1499         }
1500
1501         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1502         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1503                         dst_rq->nr_running == 1)
1504                 goto assign;
1505
1506         /*
1507          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1508          */
1509 balance:
1510         load = task_h_load(env->p);
1511         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1512         src_load = env->src_stats.load - load;
1513
1514         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1515                 /*
1516                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1517                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1518                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1519                  * so an actually idle CPU will win.
1520                  */
1521                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1522                         imp = moveimp - 1;
1523                         put_task_struct(cur);
1524                         cur = NULL;
1525                         goto assign;
1526                 }
1527         }
1528
1529         if (imp <= env->best_imp)
1530                 goto unlock;
1531
1532         if (cur) {
1533                 load = task_h_load(cur);
1534                 dst_load -= load;
1535                 src_load += load;
1536         }
1537
1538         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1539                 goto unlock;
1540
1541         /*
1542          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1543          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1544          */
1545         if (!cur)
1546                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1547                                                    env->dst_cpu);
1548
1549 assign:
1550         assigned = true;
1551         task_numa_assign(env, cur, imp);
1552 unlock:
1553         rcu_read_unlock();
1554         /*
1555          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1556          * finished.
1557          */
1558         if (cur && !assigned)
1559                 put_task_struct(cur);
1560 }
1561
1562 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1563                                 long taskimp, long groupimp)
1564 {
1565         int cpu;
1566
1567         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1568                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1569                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1570                         continue;
1571
1572                 env->dst_cpu = cpu;
1573                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1574         }
1575 }
1576
1577 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1578 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1579 {
1580         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1581         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1582
1583         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1584                 return false;
1585
1586         /*
1587          * Only consider a task move if the source has a higher load
1588          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1589          *
1590          *      src->load                dst->load
1591          * --------------------- vs ---------------------
1592          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1593          */
1594         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1595
1596             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1597                 return true;
1598
1599         return false;
1600 }
1601
1602 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1603 {
1604         struct task_numa_env env = {
1605                 .p = p,
1606
1607                 .src_cpu = task_cpu(p),
1608                 .src_nid = task_node(p),
1609
1610                 .imbalance_pct = 112,
1611
1612                 .best_task = NULL,
1613                 .best_imp = 0,
1614                 .best_cpu = -1
1615         };
1616         struct sched_domain *sd;
1617         unsigned long taskweight, groupweight;
1618         int nid, ret, dist;
1619         long taskimp, groupimp;
1620
1621         /*
1622          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1623          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1624          *
1625          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1626          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1627          * to satisfy here.
1628          */
1629         rcu_read_lock();
1630         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1631         if (sd)
1632                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1633         rcu_read_unlock();
1634
1635         /*
1636          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1637          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1638          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1639          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1640          */
1641         if (unlikely(!sd)) {
1642                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1643                 return -EINVAL;
1644         }
1645
1646         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1647         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1648         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1649         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1650         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1651         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1652         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1653         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1654
1655         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1656         if (numa_has_capacity(&env))
1657                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1658
1659         /*
1660          * Look at other nodes in these cases:
1661          * - there is no space available on the preferred_nid
1662          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1663          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1664          *   we need to check other locations.
1665          */
1666         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1667                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1668                 for_each_online_node(nid) {
1669                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1670                                 continue;
1671
1672                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1673                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1674                                                 dist != env.dist) {
1675                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1676                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1677                         }
1678
1679                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1680                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1681                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1682                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1683                                 continue;
1684
1685                         env.dist = dist;
1686                         env.dst_nid = nid;
1687                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1688                         if (numa_has_capacity(&env))
1689                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1690                 }
1691         }
1692
1693         /*
1694          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1695          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1696          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1697          * settle down.
1698          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1699          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1700          */
1701         if (p->numa_group) {
1702                 if (env.best_cpu == -1)
1703                         nid = env.src_nid;
1704                 else
1705                         nid = env.dst_nid;
1706
1707                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1708                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1709         }
1710
1711         /* No better CPU than the current one was found. */
1712         if (env.best_cpu == -1)
1713                 return -EAGAIN;
1714
1715         /*
1716          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1717          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1718          */
1719         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1720
1721         if (env.best_task == NULL) {
1722                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1723                 if (ret != 0)
1724                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1725                 return ret;
1726         }
1727
1728         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1729         if (ret != 0)
1730                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1731         put_task_struct(env.best_task);
1732         return ret;
1733 }
1734
1735 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1736 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1737 {
1738         unsigned long interval = HZ;
1739
1740         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1741         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1742                 return;
1743
1744         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1745         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1746         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1747
1748         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1749         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1750                 return;
1751
1752         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1753         task_numa_migrate(p);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1758  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1759  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1760  * located.
1761  *
1762  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1763  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1764  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1765  * only removed when they drop below 3/16.
1766  */
1767 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1768 {
1769         unsigned long faults, max_faults = 0;
1770         int nid;
1771
1772         for_each_online_node(nid) {
1773                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1774                 if (faults > max_faults)
1775                         max_faults = faults;
1776         }
1777
1778         for_each_online_node(nid) {
1779                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1780                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1781                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1782                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1783                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1784                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1785         }
1786 }
1787
1788 /*
1789  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1790  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1791  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1792  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1793  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1794  */
1795 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1796 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1797
1798 /*
1799  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1800  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1801  * the page accesses are shared with other processes.
1802  * Otherwise, decrease the scan period.
1803  */
1804 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1805                         unsigned long shared, unsigned long private)
1806 {
1807         unsigned int period_slot;
1808         int ratio;
1809         int diff;
1810
1811         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1812         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1813
1814         /*
1815          * If there were no record hinting faults then either the task is
1816          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1817          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1818          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1819          * node is overloaded. In either case, scan slower
1820          */
1821         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1822                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1823                         p->numa_scan_period << 1);
1824
1825                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1826                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1827
1828                 return;
1829         }
1830
1831         /*
1832          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1833          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1834          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1835          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1836          */
1837         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1838         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1839         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1840                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1841                 if (!slot)
1842                         slot = 1;
1843                 diff = slot * period_slot;
1844         } else {
1845                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1846
1847                 /*
1848                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1849                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1850                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1851                  * speaking the intent is that there is little point
1852                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1853                  * simply bounce migrations uselessly
1854                  */
1855                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1856                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1857         }
1858
1859         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1860                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1861         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1862 }
1863
1864 /*
1865  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1866  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1867  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1868  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1869  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1870  */
1871 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1872 {
1873         u64 runtime, delta, now;
1874         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1875         now = p->se.exec_start;
1876         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1877
1878         if (p->last_task_numa_placement) {
1879                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1880                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1881         } else {
1882                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1883                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1884         }
1885
1886         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1887         p->last_task_numa_placement = now;
1888
1889         return delta;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1894  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1895  * otherwise workloads might not converge.
1896  */
1897 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1898 {
1899         nodemask_t nodes;
1900         int dist;
1901
1902         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1903         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1904                 return nid;
1905
1906         /*
1907          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1908          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1909          * both the node itself, and on nearby nodes.
1910          */
1911         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1912                 unsigned long score, max_score = 0;
1913                 int node, max_node = nid;
1914
1915                 dist = sched_max_numa_distance;
1916
1917                 for_each_online_node(node) {
1918                         score = group_weight(p, node, dist);
1919                         if (score > max_score) {
1920                                 max_score = score;
1921                                 max_node = node;
1922                         }
1923                 }
1924                 return max_node;
1925         }
1926
1927         /*
1928          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1929          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1930          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1931          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1932          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1933          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1934          * keep the complexity of the search down.
1935          */
1936         nodes = node_online_map;
1937         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1938                 unsigned long max_faults = 0;
1939                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1940                 int a, b;
1941
1942                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1943                 if (!find_numa_distance(dist))
1944                         continue;
1945
1946                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1947                         unsigned long faults = 0;
1948                         nodemask_t this_group;
1949                         nodes_clear(this_group);
1950
1951                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1952                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1953                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1954                                         faults += group_faults(p, b);
1955                                         node_set(b, this_group);
1956                                         node_clear(b, nodes);
1957                                 }
1958                         }
1959
1960                         /* Remember the top group. */
1961                         if (faults > max_faults) {
1962                                 max_faults = faults;
1963                                 max_group = this_group;
1964                                 /*
1965                                  * subtle: at the smallest distance there is
1966                                  * just one node left in each "group", the
1967                                  * winner is the preferred nid.
1968                                  */
1969                                 nid = a;
1970                         }
1971                 }
1972                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1973                 if (!max_faults)
1974                         break;
1975                 nodes = max_group;
1976         }
1977         return nid;
1978 }
1979
1980 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1981 {
1982         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1983         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1984         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1985         unsigned long total_faults;
1986         u64 runtime, period;
1987         spinlock_t *group_lock = NULL;
1988
1989         /*
1990          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1991          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1992          * that the field is read in a single access:
1993          */
1994         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1995         if (p->numa_scan_seq == seq)
1996                 return;
1997         p->numa_scan_seq = seq;
1998         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1999
2000         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2001                        p->numa_faults_locality[1];
2002         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2003
2004         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2005         if (p->numa_group) {
2006                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2007                 spin_lock_irq(group_lock);
2008         }
2009
2010         /* Find the node with the highest number of faults */
2011         for_each_online_node(nid) {
2012                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2013                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2014                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2015                 int priv;
2016
2017                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2018                         long diff, f_diff, f_weight;
2019
2020                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2021                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2022                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2023                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2024
2025                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2026                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2027                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2028                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2029
2030                         /*
2031                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2032                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2033                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2034                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2035                          * faults are less important.
2036                          */
2037                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2038                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2039                                    (total_faults + 1);
2040                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2041                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2042
2043                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2044                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2045                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2046                         p->total_numa_faults += diff;
2047                         if (p->numa_group) {
2048                                 /*
2049                                  * safe because we can only change our own group
2050                                  *
2051                                  * mem_idx represents the offset for a given
2052                                  * nid and priv in a specific region because it
2053                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2054                                  */
2055                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2056                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2057                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2058                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2059                         }
2060                 }
2061
2062                 if (faults > max_faults) {
2063                         max_faults = faults;
2064                         max_nid = nid;
2065                 }
2066
2067                 if (group_faults > max_group_faults) {
2068                         max_group_faults = group_faults;
2069                         max_group_nid = nid;
2070                 }
2071         }
2072
2073         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2074
2075         if (p->numa_group) {
2076                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
2077                 spin_unlock_irq(group_lock);
2078                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2079         }
2080
2081         if (max_faults) {
2082                 /* Set the new preferred node */
2083                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2084                         sched_setnuma(p, max_nid);
2085
2086                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2087                         numa_migrate_preferred(p);
2088         }
2089 }
2090
2091 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2092 {
2093         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2094 }
2095
2096 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2097 {
2098         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2099                 kfree_rcu(grp, rcu);
2100 }
2101
2102 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2103                         int *priv)
2104 {
2105         struct numa_group *grp, *my_grp;
2106         struct task_struct *tsk;
2107         bool join = false;
2108         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2109         int i;
2110
2111         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2112                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2113                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2114
2115                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2116                 if (!grp)
2117                         return;
2118
2119                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2120                 spin_lock_init(&grp->lock);
2121                 grp->gid = p->pid;
2122                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2123                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2124                                                 nr_node_ids;
2125
2126                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
2127
2128                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2129                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2130
2131                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2132
2133                 grp->nr_tasks++;
2134                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2135         }
2136
2137         rcu_read_lock();
2138         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2139
2140         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2141                 goto no_join;
2142
2143         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2144         if (!grp)
2145                 goto no_join;
2146
2147         my_grp = p->numa_group;
2148         if (grp == my_grp)
2149                 goto no_join;
2150
2151         /*
2152          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2153          * the other task will join us.
2154          */
2155         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2156                 goto no_join;
2157
2158         /*
2159          * Tie-break on the grp address.
2160          */
2161         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2162                 goto no_join;
2163
2164         /* Always join threads in the same process. */
2165         if (tsk->mm == current->mm)
2166                 join = true;
2167
2168         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2169         if (flags & TNF_SHARED)
2170                 join = true;
2171
2172         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2173         *priv = !join;
2174
2175         if (join && !get_numa_group(grp))
2176                 goto no_join;
2177
2178         rcu_read_unlock();
2179
2180         if (!join)
2181                 return;
2182
2183         BUG_ON(irqs_disabled());
2184         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2185
2186         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2187                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2188                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2189         }
2190         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2191         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2192
2193         my_grp->nr_tasks--;
2194         grp->nr_tasks++;
2195
2196         spin_unlock(&my_grp->lock);
2197         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2198
2199         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2200
2201         put_numa_group(my_grp);
2202         return;
2203
2204 no_join:
2205         rcu_read_unlock();
2206         return;
2207 }
2208
2209 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2210 {
2211         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2212         void *numa_faults = p->numa_faults;
2213         unsigned long flags;
2214         int i;
2215
2216         if (grp) {
2217                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2218                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2219                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2220                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2221
2222                 grp->nr_tasks--;
2223                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2224                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2225                 put_numa_group(grp);
2226         }
2227
2228         p->numa_faults = NULL;
2229         kfree(numa_faults);
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2234  */
2235 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2236 {
2237         struct task_struct *p = current;
2238         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2239         int cpu_node = task_node(current);
2240         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2241         int priv;
2242
2243         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2244                 return;
2245
2246         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2247         if (!p->mm)
2248                 return;
2249
2250         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2251         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2252                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2253                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2254
2255                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2256                 if (!p->numa_faults)
2257                         return;
2258
2259                 p->total_numa_faults = 0;
2260                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2261         }
2262
2263         /*
2264          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2265          * to be private if the accessing pid has not changed
2266          */
2267         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2268                 priv = 1;
2269         } else {
2270                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2271                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2272                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2273         }
2274
2275         /*
2276          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2277          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2278          * actively using should be counted as local. This allows the
2279          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2280          */
2281         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2282                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2283                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2284                 local = 1;
2285
2286         task_numa_placement(p);
2287
2288         /*
2289          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2290          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2291          */
2292         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2293                 numa_migrate_preferred(p);
2294
2295         if (migrated)
2296                 p->numa_pages_migrated += pages;
2297         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2298                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2299
2300         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2301         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2302         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2303 }
2304
2305 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2306 {
2307         /*
2308          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2309          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2310          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2311          * much of an issue though, since this is just used for
2312          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2313          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2314          */
2315         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2316         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2321  * Triggered from task_tick_numa().
2322  */
2323 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2324 {
2325         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2326         struct task_struct *p = current;
2327         struct mm_struct *mm = p->mm;
2328         struct vm_area_struct *vma;
2329         unsigned long start, end;
2330         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2331         long pages, virtpages;
2332
2333         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2334
2335         work->next = work; /* protect against double add */
2336         /*
2337          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2338          *
2339          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2340          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2341          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2342          * work.
2343          */
2344         if (p->flags & PF_EXITING)
2345                 return;
2346
2347         if (!mm->numa_next_scan) {
2348                 mm->numa_next_scan = now +
2349                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2350         }
2351
2352         /*
2353          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2354          */
2355         migrate = mm->numa_next_scan;
2356         if (time_before(now, migrate))
2357                 return;
2358
2359         if (p->numa_scan_period == 0) {
2360                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2361                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2362         }
2363
2364         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2365         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2366                 return;
2367
2368         /*
2369          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2370          * the next time around.
2371          */
2372         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2373
2374         start = mm->numa_scan_offset;
2375         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2376         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2377         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2378         if (!pages)
2379                 return;
2380
2381
2382         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2383                 return;
2384         vma = find_vma(mm, start);
2385         if (!vma) {
2386                 reset_ptenuma_scan(p);
2387                 start = 0;
2388                 vma = mm->mmap;
2389         }
2390         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2391                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2392                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2393                         continue;
2394                 }
2395
2396                 /*
2397                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2398                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2399                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2400                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2401                  */
2402                 if (!vma->vm_mm ||
2403                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2404                         continue;
2405
2406                 /*
2407                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2408                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2409                  */
2410                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2411                         continue;
2412
2413                 do {
2414                         start = max(start, vma->vm_start);
2415                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2416                         end = min(end, vma->vm_end);
2417                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2418
2419                         /*
2420                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2421                          * hpages that have at least one present PTE that
2422                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2423                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2424                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2425                          * areas faster.
2426                          */
2427                         if (nr_pte_updates)
2428                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2429                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2430
2431                         start = end;
2432                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2433                                 goto out;
2434
2435                         cond_resched();
2436                 } while (end != vma->vm_end);
2437         }
2438
2439 out:
2440         /*
2441          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2442          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2443          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2444          * scanner to the start so check it now.
2445          */
2446         if (vma)
2447                 mm->numa_scan_offset = start;
2448         else
2449                 reset_ptenuma_scan(p);
2450         up_read(&mm->mmap_sem);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Drive the periodic memory faults..
2455  */
2456 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2457 {
2458         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2459         u64 period, now;
2460
2461         /*
2462          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2463          */
2464         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2465                 return;
2466
2467         /*
2468          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2469          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2470          * task needs to have done some actual work before we bother with
2471          * NUMA placement.
2472          */
2473         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2474         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2475
2476         if (now > curr->node_stamp + period) {
2477                 if (!curr->node_stamp)
2478                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2479                 curr->node_stamp += period;
2480
2481                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2482                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2483                         task_work_add(curr, work, true);
2484                 }
2485         }
2486 }
2487 #else
2488 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2489 {
2490 }
2491
2492 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2493 {
2494 }
2495
2496 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2497 {
2498 }
2499 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2500
2501 static void
2502 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2503 {
2504         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2505         if (!parent_entity(se))
2506                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2507 #ifdef CONFIG_SMP
2508         if (entity_is_task(se)) {
2509                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2510
2511                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2512                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2513         }
2514 #endif
2515         cfs_rq->nr_running++;
2516 }
2517
2518 static void
2519 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2520 {
2521         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2522         if (!parent_entity(se))
2523                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2524         if (entity_is_task(se)) {
2525                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2526                 list_del_init(&se->group_node);
2527         }
2528         cfs_rq->nr_running--;
2529 }
2530
2531 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2532 # ifdef CONFIG_SMP
2533 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2534 {
2535         long tg_weight, load, shares;
2536
2537         /*
2538          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2539          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2540          * the shares for small weight interactive tasks.
2541          */
2542         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2543
2544         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2545
2546         /* Ensure tg_weight >= load */
2547         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2548         tg_weight += load;
2549
2550         shares = (tg->shares * load);
2551         if (tg_weight)
2552                 shares /= tg_weight;
2553
2554         if (shares < MIN_SHARES)
2555                 shares = MIN_SHARES;
2556         if (shares > tg->shares)
2557                 shares = tg->shares;
2558
2559         return shares;
2560 }
2561 # else /* CONFIG_SMP */
2562 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2563 {
2564         return tg->shares;
2565 }
2566 # endif /* CONFIG_SMP */
2567
2568 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2569                             unsigned long weight)
2570 {
2571         if (se->on_rq) {
2572                 /* commit outstanding execution time */
2573                 if (cfs_rq->curr == se)
2574                         update_curr(cfs_rq);
2575                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2576         }
2577
2578         update_load_set(&se->load, weight);
2579
2580         if (se->on_rq)
2581                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2582 }
2583
2584 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2585
2586 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2587 {
2588         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2589         struct task_group *tg;
2590         long shares;
2591
2592         if (!cfs_rq)
2593                 return;
2594
2595         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2596                 return;
2597
2598         tg = cfs_rq->tg;
2599
2600 #ifndef CONFIG_SMP
2601         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2602                 return;
2603 #endif
2604         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2605
2606         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2607 }
2608
2609 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2610 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2611 {
2612 }
2613 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2614
2615 #ifdef CONFIG_SMP
2616 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2617 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2618         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2619         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2620         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2621         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2622         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2623         0x85aac367, 0x82cd8698,
2624 };
2625
2626 /*
2627  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2628  * over-estimates when re-combining.
2629  */
2630 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2631             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2632          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2633         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2634 };
2635
2636 /*
2637  * Approximate:
2638  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2639  */
2640 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2641 {
2642         unsigned int local_n;
2643
2644         if (!n)
2645                 return val;
2646         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2647                 return 0;
2648
2649         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2650         local_n = n;
2651
2652         /*
2653          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2654          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2655          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2656          *
2657          * To achieve constant time decay_load.
2658          */
2659         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2660                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2661                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2662         }
2663
2664         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2665         return val;
2666 }
2667
2668 /*
2669  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2670  * average will be: \Sum 1024*y^n
2671  *
2672  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2673  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2674  */
2675 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2676 {
2677         u32 contrib = 0;
2678
2679         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2680                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2681         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2682                 return LOAD_AVG_MAX;
2683
2684         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2685         do {
2686                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2687                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2688
2689                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2690         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2691
2692         contrib = decay_load(contrib, n);
2693         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2694 }
2695
2696 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2697 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2698 #endif
2699
2700 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2701
2702 /*
2703  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2704  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2705  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2706  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2707  *
2708  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2709  *      p0            p1           p2
2710  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2711  *
2712  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2713  *
2714  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2715  * following representation of historical load:
2716  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2717  *
2718  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2719  *   y^32 = 0.5
2720  *
2721  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2722  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2723  * (u_0).
2724  *
2725  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2726  * sum again by y is sufficient to update:
2727  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2728  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2729  */
2730 static __always_inline int
2731 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2732                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2733 {
2734         u64 delta, scaled_delta, periods;
2735         u32 contrib;
2736         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2737         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2738
2739         delta = now - sa->last_update_time;
2740         /*
2741          * This should only happen when time goes backwards, which it
2742          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2743          */
2744         if ((s64)delta < 0) {
2745                 sa->last_update_time = now;
2746                 return 0;
2747         }
2748
2749         /*
2750          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2751          * approximation of 1us and fast to compute.
2752          */
2753         delta >>= 10;
2754         if (!delta)
2755                 return 0;
2756         sa->last_update_time = now;
2757
2758         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2759         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2760         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2761
2762         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2763         delta_w = sa->period_contrib;
2764         if (delta + delta_w >= 1024) {
2765                 decayed = 1;
2766
2767                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2768                 sa->period_contrib = 0;
2769
2770                 /*
2771                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2772                  * out how much from delta we need to complete the current
2773                  * period and accrue it.
2774                  */
2775                 delta_w = 1024 - delta_w;
2776                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2777                 if (weight) {
2778                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2779                         if (cfs_rq) {
2780                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2781                                                 weight * scaled_delta_w;
2782                         }
2783                 }
2784                 if (running)
2785                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2786
2787                 delta -= delta_w;
2788
2789                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2790                 periods = delta / 1024;
2791                 delta %= 1024;
2792
2793                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2794                 if (cfs_rq) {
2795                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2796                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2797                 }
2798                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2799
2800                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2801                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2802                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2803                 if (weight) {
2804                         sa->load_sum += weight * contrib;
2805                         if (cfs_rq)
2806                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2807                 }
2808                 if (running)
2809                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2810         }
2811
2812         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2813         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2814         if (weight) {
2815                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2816                 if (cfs_rq)
2817                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2818         }
2819         if (running)
2820                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2821
2822         sa->period_contrib += delta;
2823
2824         if (decayed) {
2825                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2826                 if (cfs_rq) {
2827                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2828                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2829                 }
2830                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2831         }
2832
2833         return decayed;
2834 }
2835
2836 /*
2837  * Signed add and clamp on underflow.
2838  *
2839  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2840  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2841  * values.
2842  */
2843 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2844         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2845         typeof(_val) val = (_val);                              \
2846         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2847                                                                 \
2848         res = var + val;                                        \
2849                                                                 \
2850         if (val < 0 && res > var)                               \
2851                 res = 0;                                        \
2852                                                                 \
2853         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2854 } while (0)
2855
2856 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2857 /**
2858  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2859  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2860  * @force: update regardless of how small the difference
2861  *
2862  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2863  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2864  * considerations.
2865  *
2866  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2867  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2868  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2869  *
2870  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2871  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2872  */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2874 {
2875         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2876
2877         /*
2878          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2879          */
2880         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2881                 return;
2882
2883         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2884                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2885                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2886         }
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2891  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2892  * including the state of rq->lock, should be made.
2893  */
2894 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2895                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2896 {
2897         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2898                 return;
2899
2900         /*
2901          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2902          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2903          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2904          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2905          * the wakee more load sounds not bad.
2906          */
2907         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2908                 u64 p_last_update_time;
2909                 u64 n_last_update_time;
2910
2911 #ifndef CONFIG_64BIT
2912                 u64 p_last_update_time_copy;
2913                 u64 n_last_update_time_copy;
2914
2915                 do {
2916                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2917                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2918
2919                         smp_rmb();
2920
2921                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2922                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2923
2924                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2925                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2926 #else
2927                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2928                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2929 #endif
2930                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2931                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2932                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2933         }
2934 }
2935
2936 /* Take into account change of utilization of a child task group */
2937 static inline void
2938 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2941         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
2942
2943         /* Nothing to update */
2944         if (!delta)
2945                 return;
2946
2947         /* Set new sched_entity's utilization */
2948         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
2949         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
2950
2951         /* Update parent cfs_rq utilization */
2952         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
2953         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
2954 }
2955
2956 /* Take into account change of load of a child task group */
2957 static inline void
2958 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2959 {
2960         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2961         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
2962
2963         /*
2964          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
2965          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
2966          */
2967         if (load) {
2968                 long tg_load;
2969
2970                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
2971                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
2972
2973                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
2974                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2975                 tg_load += load;
2976
2977                 /*
2978                  * We need to compute a correction term in the case that the
2979                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
2980                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
2981                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
2982                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
2983                  * at parent level, can't have a load higher than
2984                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
2985                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
2986                  */
2987                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
2988                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
2989                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
2990                         load /= tg_load;
2991                 }
2992         }
2993
2994         delta = load - se->avg.load_avg;
2995
2996         /* Nothing to update */
2997         if (!delta)
2998                 return;
2999
3000         /* Set new sched_entity's load */
3001         se->avg.load_avg = load;
3002         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3003
3004         /* Update parent cfs_rq load */
3005         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3006         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3007
3008         /*
3009          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3010          * runnable load avg.
3011          */
3012         if (se->on_rq) {
3013                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3014                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3015                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3016         }
3017 }
3018
3019 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3020 {
3021         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3022 }
3023
3024 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3025 {
3026         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3027
3028         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3029                 return 0;
3030
3031         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3032         return 1;
3033 }
3034
3035 /* Update task and its cfs_rq load average */
3036 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3037 {
3038         struct cfs_rq *cfs_rq;
3039
3040         if (entity_is_task(se))
3041                 return 0;
3042
3043         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3044                 return 0;
3045
3046         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3047
3048         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3049
3050         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3051         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3052
3053         return 1;
3054 }
3055
3056 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3057
3058 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3059
3060 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3061 {
3062         return 0;
3063 }
3064
3065 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3066
3067 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3068
3069 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3070 {
3071         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3072                 /*
3073                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3074                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3075                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3076                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3077                  * the next tick/schedule should update.
3078                  *
3079                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3080                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3081                  * number include things like RT tasks.
3082                  *
3083                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3084                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3085                  *
3086                  * See cpu_util().
3087                  */
3088                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3089         }
3090 }
3091
3092 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
3093
3094 /*
3095  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3096  *
3097  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3098  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3099  * values.
3100  */
3101 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3102         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3103         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3104         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3105         res = var - val;                                        \
3106         if (res > var)                                          \
3107                 res = 0;                                        \
3108         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3109 } while (0)
3110
3111 /**
3112  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3113  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3114  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3115  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3116  *
3117  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3118  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3119  * post_init_entity_util_avg().
3120  *
3121  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3122  *
3123  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3124  *
3125  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3126  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3127  */
3128 static inline int
3129 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3130 {
3131         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3132         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
3133
3134         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3135                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3136                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3137                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3138                 removed = 1;
3139                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3140         }
3141
3142         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3143                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3144                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3145                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3146                 removed_util = 1;
3147                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3148         }
3149
3150         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3151                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3152
3153 #ifndef CONFIG_64BIT
3154         smp_wmb();
3155         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3156 #endif
3157
3158         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
3159         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
3160                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3161
3162         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3163                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3164
3165         return decayed || removed;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Optional action to be done while updating the load average
3170  */
3171 #define UPDATE_TG       0x1
3172 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3173
3174 /* Update task and its cfs_rq load average */
3175 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3176 {
3177         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3178         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3179         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3180         int decayed;
3181         void *ptr = NULL;
3182
3183         /*
3184          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3185          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3186          */
3187         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD)) {
3188                 __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3189                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3190                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3191         }
3192
3193         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3194         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3195
3196         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3197                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3198
3199         if (entity_is_task(se)) {
3200 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
3201                 ptr = (void *)&(task_of(se)->ravg);
3202 #endif
3203                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg, ptr);
3204         }
3205 }
3206
3207 /**
3208  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3209  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3210  * @se: sched_entity to attach
3211  *
3212  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3213  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3214  */
3215 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3216 {
3217         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3218         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3219         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3220         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3221         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3222         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3223
3224         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3225 }
3226
3227 /**
3228  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3229  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3230  * @se: sched_entity to detach
3231  *
3232  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3233  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3234  */
3235 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3236 {
3237
3238         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3239         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3240         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3241         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3242         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3243
3244         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3245 }
3246
3247 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3248 static inline void
3249 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3250 {
3251         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3252
3253         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3254         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3255
3256         if (!sa->last_update_time) {
3257                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3258                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3259         }
3260 }
3261
3262 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3263 static inline void
3264 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3265 {
3266         cfs_rq->runnable_load_avg =
3267                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3268         cfs_rq->runnable_load_sum =
3269                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3270 }
3271
3272 #ifndef CONFIG_64BIT
3273 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3274 {
3275         u64 last_update_time_copy;
3276         u64 last_update_time;
3277
3278         do {
3279                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3280                 smp_rmb();
3281                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3282         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3283
3284         return last_update_time;
3285 }
3286 #else
3287 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3288 {
3289         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3290 }
3291 #endif
3292
3293 /*
3294  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3295  * the previous rq.
3296  */
3297 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3298 {
3299         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3300         u64 last_update_time;
3301
3302         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3303         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3308  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3309  */
3310 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3311 {
3312         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3313
3314         /*
3315          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3316          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3317          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3318          *
3319          * Similarly for groups, they will have passed through
3320          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3321          * calls this.
3322          */
3323
3324         sync_entity_load_avg(se);
3325         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3326         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3327 }
3328
3329 /*
3330  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
3331  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
3332  * be the only way to update the runnable statistic.
3333  */
3334 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
3335 {
3336 }
3337
3338 /*
3339  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
3340  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
3341  * be the only way to update the runnable statistic.
3342  */
3343 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
3344 {
3345 }
3346
3347 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3348 {
3349         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3350 }
3351
3352 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3353 {
3354         return cfs_rq->avg.load_avg;
3355 }
3356
3357 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3358
3359 #else /* CONFIG_SMP */
3360
3361 static inline int
3362 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3363 {
3364         return 0;
3365 }
3366
3367 #define UPDATE_TG       0x0
3368 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3369
3370 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1){}
3371 static inline void
3372 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3373 static inline void
3374 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3375 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3376
3377 static inline void
3378 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3379 static inline void
3380 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3381
3382 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3383 {
3384         return 0;
3385 }
3386
3387 #endif /* CONFIG_SMP */
3388
3389 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3390 {
3391 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3392         struct task_struct *tsk = NULL;
3393
3394         if (entity_is_task(se))
3395                 tsk = task_of(se);
3396
3397         if (se->statistics.sleep_start) {
3398                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3399
3400                 if ((s64)delta < 0)
3401                         delta = 0;
3402
3403                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3404                         se->statistics.sleep_max = delta;
3405
3406                 se->statistics.sleep_start = 0;
3407                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3408
3409                 if (tsk) {
3410                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3411                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3412                 }
3413         }
3414         if (se->statistics.block_start) {
3415                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3416
3417                 if ((s64)delta < 0)
3418                         delta = 0;
3419
3420                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3421                         se->statistics.block_max = delta;
3422
3423                 se->statistics.block_start = 0;
3424                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3425
3426                 if (tsk) {
3427                         if (tsk->in_iowait) {
3428                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3429                                 se->statistics.iowait_count++;
3430                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3431                         }
3432
3433                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3434                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3435
3436                         /*
3437                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3438                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3439                          * amount of time that the task spent sleeping:
3440                          */
3441                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3442                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3443                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3444                                                 delta >> 20);
3445                         }
3446                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3447                 }
3448         }
3449 #endif
3450 }
3451
3452 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3453 {
3454 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3455         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3456
3457         if (d < 0)
3458                 d = -d;
3459
3460         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3461                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3462 #endif
3463 }
3464
3465 static void
3466 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3467 {
3468         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3469
3470         /*
3471          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3472          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3473          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3474          * stays open at the end.
3475          */
3476         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3477                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3478
3479         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3480         if (!initial) {
3481                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3482
3483                 /*
3484                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3485                  * for a gentler effect of sleepers:
3486                  */
3487                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3488                         thresh >>= 1;
3489
3490                 vruntime -= thresh;
3491         }
3492
3493         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3494         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3495 }
3496
3497 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3498
3499 static void
3500 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3501 {
3502         /*
3503          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3504          * through calling update_curr().
3505          */
3506         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3507                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3508
3509         /*
3510          * Update run-time statistics of the 'current'.
3511          */
3512         update_curr(cfs_rq);
3513         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3514         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3515         update_cfs_shares(se);
3516         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3517
3518         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3519                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3520                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3521         }
3522
3523         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3524         check_spread(cfs_rq, se);
3525         if (se != cfs_rq->curr)
3526                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3527         se->on_rq = 1;
3528
3529         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3530                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3531                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3532         }
3533 }
3534
3535 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3536 {
3537         for_each_sched_entity(se) {
3538                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3539                 if (cfs_rq->last != se)
3540                         break;
3541
3542                 cfs_rq->last = NULL;
3543         }
3544 }
3545
3546 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3547 {
3548         for_each_sched_entity(se) {
3549                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3550                 if (cfs_rq->next != se)
3551                         break;
3552
3553                 cfs_rq->next = NULL;
3554         }
3555 }
3556
3557 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3558 {
3559         for_each_sched_entity(se) {
3560                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3561                 if (cfs_rq->skip != se)
3562                         break;
3563
3564                 cfs_rq->skip = NULL;
3565         }
3566 }
3567
3568 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3569 {
3570         if (cfs_rq->last == se)
3571                 __clear_buddies_last(se);
3572
3573         if (cfs_rq->next == se)
3574                 __clear_buddies_next(se);
3575
3576         if (cfs_rq->skip == se)
3577                 __clear_buddies_skip(se);
3578 }
3579
3580 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3581
3582 static void
3583 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3584 {
3585         /*
3586          * Update run-time statistics of the 'current'.
3587          */
3588         update_curr(cfs_rq);
3589
3590         /*
3591          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3592          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3593          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3594          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3595          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3596          *     of its group cfs_rq.
3597          */
3598         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3599         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3600
3601         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3602         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3603 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3604                 if (entity_is_task(se)) {
3605                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3606
3607                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3608                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3609                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3610                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3611                 }
3612 #endif
3613         }
3614
3615         clear_buddies(cfs_rq, se);
3616
3617         if (se != cfs_rq->curr)
3618                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3619         se->on_rq = 0;
3620         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3621
3622         /*
3623          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3624          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3625          * movement in our normalized position.
3626          */
3627         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3628                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3629
3630         /* return excess runtime on last dequeue */
3631         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3632
3633         update_min_vruntime(cfs_rq);
3634         update_cfs_shares(se);
3635 }
3636
3637 /*
3638  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3639  */
3640 static void
3641 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3642 {
3643         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3644         struct sched_entity *se;
3645         s64 delta;
3646
3647         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3648         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3649         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3650                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3651                 /*
3652                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3653                  * re-elected due to buddy favours.
3654                  */
3655                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3656                 return;
3657         }
3658
3659         /*
3660          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3661          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3662          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3663          */
3664         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3665                 return;
3666
3667         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3668         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3669
3670         if (delta < 0)
3671                 return;
3672
3673         if (delta > ideal_runtime)
3674                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3675 }
3676
3677 static void
3678 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3679 {
3680         /* 'current' is not kept within the tree. */
3681         if (se->on_rq) {
3682                 /*
3683                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3684                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3685                  * runqueue.
3686                  */
3687                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3688                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3689                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3690         }
3691
3692         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3693         cfs_rq->curr = se;
3694 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3695         /*
3696          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3697          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3698          * when there are only lesser-weight tasks around):
3699          */
3700         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3701                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3702                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3703         }
3704 #endif
3705         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3706 }
3707
3708 static int
3709 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3710
3711 /*
3712  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3713  * 1) keep things fair between processes/task groups
3714  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3715  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3716  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3717  */
3718 static struct sched_entity *
3719 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3720 {
3721         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3722         struct sched_entity *se;
3723
3724         /*
3725          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3726          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3727          */
3728         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3729                 left = curr;
3730
3731         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3732
3733         /*
3734          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3735          * be done without getting too unfair.
3736          */
3737         if (cfs_rq->skip == se) {
3738                 struct sched_entity *second;
3739
3740                 if (se == curr) {
3741                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3742                 } else {
3743                         second = __pick_next_entity(se);
3744                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3745                                 second = curr;
3746                 }
3747
3748                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3749                         se = second;
3750         }
3751
3752         /*
3753          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3754          */
3755         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3756                 se = cfs_rq->last;
3757
3758         /*
3759          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3760          */
3761         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3762                 se = cfs_rq->next;
3763
3764         clear_buddies(cfs_rq, se);
3765
3766         return se;
3767 }
3768
3769 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3770
3771 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3772 {
3773         /*
3774          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3775          * was not called and update_curr() has to be done:
3776          */
3777         if (prev->on_rq)
3778                 update_curr(cfs_rq);
3779
3780         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3781         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3782
3783         check_spread(cfs_rq, prev);
3784         if (prev->on_rq) {
3785                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3786                 /* Put 'current' back into the tree. */
3787                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3788                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3789                 update_load_avg(prev, 0);
3790         }
3791         cfs_rq->curr = NULL;
3792 }
3793
3794 static void
3795 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3796 {
3797         /*
3798          * Update run-time statistics of the 'current'.
3799          */
3800         update_curr(cfs_rq);
3801
3802         /*
3803          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3804          */
3805         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3806         update_cfs_shares(curr);
3807
3808 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3809         /*
3810          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3811          * validating it and just reschedule.
3812          */
3813         if (queued) {
3814                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3815                 return;
3816         }
3817         /*
3818          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3819          */
3820         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3821                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3822                 return;
3823 #endif
3824
3825         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3826                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3827 }
3828
3829
3830 /**************************************************
3831  * CFS bandwidth control machinery
3832  */
3833
3834 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3835
3836 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3837 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3838
3839 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3840 {
3841         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3842 }
3843
3844 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3845 {
3846         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3847 }
3848
3849 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3850 {
3851         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3852 }
3853 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3854 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3855 {
3856         return true;
3857 }
3858
3859 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3860 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3861 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3862
3863 /*
3864  * default period for cfs group bandwidth.
3865  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3866  */
3867 static inline u64 default_cfs_period(void)
3868 {
3869         return 100000000ULL;
3870 }
3871
3872 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3873 {
3874         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3879  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3880  * additional synchronization around rq->lock.
3881  *
3882  * requires cfs_b->lock
3883  */
3884 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3885 {
3886         u64 now;
3887
3888         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3889                 return;
3890
3891         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3892         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3893         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3894 }
3895
3896 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3897 {
3898         return &tg->cfs_bandwidth;
3899 }
3900
3901 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3902 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3903 {
3904         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3905                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3906
3907         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3908 }
3909
3910 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3911 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3912 {
3913         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3914         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3915         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3916
3917         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3918         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3919
3920         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3921         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3922                 amount = min_amount;
3923         else {
3924                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3925
3926                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3927                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3928                         cfs_b->runtime -= amount;
3929                         cfs_b->idle = 0;
3930                 }
3931         }
3932         expires = cfs_b->runtime_expires;
3933         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3934
3935         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3936         /*
3937          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3938          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3939          * issued.
3940          */
3941         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3942                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3943
3944         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3945 }
3946
3947 /*
3948  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3949  * fact that rq->clock snapshots this value.
3950  */
3951 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3952 {
3953         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3954
3955         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3956         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3957                 return;
3958
3959         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3960                 return;
3961
3962         /*
3963          * If the local deadline has passed we have to consider the
3964          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3965          * has not truly expired.
3966          *
3967          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3968          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3969          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3970          * exact equality, so a partial write will still work.
3971          */
3972
3973         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3974                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3975                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3976         } else {
3977                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3978                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3979         }
3980 }
3981
3982 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3983 {
3984         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3985         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3986         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3987
3988         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3989                 return;
3990
3991         /*
3992          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3993          * hierarchy can be throttled
3994          */
3995         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3996                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3997 }
3998
3999 static __always_inline
4000 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4001 {
4002         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4003                 return;
4004
4005         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4006 }
4007
4008 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4009 {
4010         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4011 }
4012
4013 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4014 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4015 {
4016         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4017 }
4018
4019 /*
4020  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4021  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4022  * load-balance operations.
4023  */
4024 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4025                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4026 {
4027         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4028
4029         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4030         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4031
4032         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4033                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4034 }
4035
4036 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4037 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4038 {
4039         struct rq *rq = data;
4040         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4041
4042         cfs_rq->throttle_count--;
4043 #ifdef CONFIG_SMP
4044         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4045                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4046                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4047                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4048         }
4049 #endif
4050
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4055 {
4056         struct rq *rq = data;
4057         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4058
4059         /* group is entering throttled state, stop time */
4060         if (!cfs_rq->throttle_count)
4061                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4062         cfs_rq->throttle_count++;
4063
4064         return 0;
4065 }
4066
4067 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4068 {
4069         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4070         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4071         struct sched_entity *se;
4072         long task_delta, dequeue = 1;
4073         bool empty;
4074
4075         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4076
4077         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4078         rcu_read_lock();
4079         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4080         rcu_read_unlock();
4081
4082         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4083         for_each_sched_entity(se) {
4084                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4085                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4086                 if (!se->on_rq)
4087                         break;
4088
4089                 if (dequeue)
4090                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4091                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4092
4093                 if (qcfs_rq->load.weight)
4094                         dequeue = 0;
4095         }
4096
4097         if (!se)
4098                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4099
4100         cfs_rq->throttled = 1;
4101         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4102         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4103         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4104
4105         /*
4106          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4107          * distribute_cfs_runtime will not see us
4108          */
4109         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4110
4111         /*
4112          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4113          * timer is running.
4114          */
4115         if (empty)
4116                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4117
4118         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4119 }
4120
4121 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4122 {
4123         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4124         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4125         struct sched_entity *se;
4126         int enqueue = 1;
4127         long task_delta;
4128
4129         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4130
4131         cfs_rq->throttled = 0;
4132
4133         update_rq_clock(rq);
4134
4135         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4136         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4137         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4138         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4139
4140         /* update hierarchical throttle state */
4141         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4142
4143         if (!cfs_rq->load.weight)
4144                 return;
4145
4146         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4147         for_each_sched_entity(se) {
4148                 if (se->on_rq)
4149                         enqueue = 0;
4150
4151                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4152                 if (enqueue)
4153                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4154                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4155
4156                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4157                         break;
4158         }
4159
4160         if (!se)
4161                 add_nr_running(rq, task_delta);
4162
4163         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4164         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4165                 resched_curr(rq);
4166 }
4167
4168 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4169                 u64 remaining, u64 expires)
4170 {
4171         struct cfs_rq *cfs_rq;
4172         u64 runtime;
4173         u64 starting_runtime = remaining;
4174
4175         rcu_read_lock();
4176         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4177                                 throttled_list) {
4178                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4179
4180                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4181                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4182                         goto next;
4183
4184                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4185                 if (runtime > remaining)
4186                         runtime = remaining;
4187                 remaining -= runtime;
4188
4189                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4190                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4191
4192                 /* we check whether we're throttled above */
4193                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4194                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4195
4196 next:
4197                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4198
4199                 if (!remaining)
4200                         break;
4201         }
4202         rcu_read_unlock();
4203
4204         return starting_runtime - remaining;
4205 }
4206
4207 /*
4208  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4209  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4210  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4211  * used to track this state.
4212  */
4213 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4214 {
4215         u64 runtime, runtime_expires;
4216         int throttled;
4217
4218         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4219         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4220                 goto out_deactivate;
4221
4222         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4223         cfs_b->nr_periods += overrun;
4224
4225         /*
4226          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4227          * we're going inactive then everything else can be deferred
4228          */
4229         if (cfs_b->idle && !throttled)
4230                 goto out_deactivate;
4231
4232         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4233
4234         if (!throttled) {
4235                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4236                 cfs_b->idle = 1;
4237                 return 0;
4238         }
4239
4240         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4241         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4242
4243         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4244
4245         /*
4246          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4247          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4248          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4249          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4250          * only by limited amounts in that extreme case.
4251          */
4252         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4253                 runtime = cfs_b->runtime;
4254                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4255                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4256                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4257                                                  runtime_expires);
4258                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4259
4260                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4261
4262                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4263         }
4264
4265         /*
4266          * While we are ensured activity in the period following an
4267          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4268          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4269          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4270          */
4271         cfs_b->idle = 0;
4272
4273         return 0;
4274
4275 out_deactivate:
4276         return 1;
4277 }
4278
4279 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4280 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4281 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4282 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4283 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4284 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4285
4286 /*
4287  * Are we near the end of the current quota period?
4288  *
4289  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4290  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4291  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4292  */
4293 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4294 {
4295         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4296         u64 remaining;
4297
4298         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4299         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4300                 return 1;
4301
4302         /* is a quota refresh about to occur? */
4303         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4304         if (remaining < min_expire)
4305                 return 1;
4306
4307         return 0;
4308 }
4309
4310 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4311 {
4312         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4313
4314         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4315         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4316                 return;
4317
4318         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4319                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4320                         HRTIMER_MODE_REL);
4321 }
4322
4323 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4324 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4325 {
4326         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4327         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4328
4329         if (slack_runtime <= 0)
4330                 return;
4331
4332         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4333         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4334             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4335                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4336
4337                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4338                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4339                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4340                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4341         }
4342         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4343
4344         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4345         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4346 }
4347
4348 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4349 {
4350         if (!cfs_bandwidth_used())
4351                 return;
4352
4353         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4354                 return;
4355
4356         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4357 }
4358
4359 /*
4360  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4361  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4362  */
4363 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4364 {
4365         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4366         u64 expires;
4367
4368         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4369         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4370         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4371                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4372                 return;
4373         }
4374
4375         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4376                 runtime = cfs_b->runtime;
4377
4378         expires = cfs_b->runtime_expires;
4379         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4380
4381         if (!runtime)
4382                 return;
4383
4384         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4385
4386         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4387         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4388                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4389         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4390 }
4391
4392 /*
4393  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4394  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4395  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4396  */
4397 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4398 {
4399         if (!cfs_bandwidth_used())
4400                 return;
4401
4402         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4403         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4404                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4405                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4406                 struct task_group *tg;
4407
4408                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4409
4410                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4411                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4412                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4413                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4414                                 break;
4415                 }
4416                 if (tg) {
4417                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4418                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4419                 }
4420         }
4421
4422         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4423         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4424                 return;
4425
4426         /* ensure the group is not already throttled */
4427         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4428                 return;
4429
4430         /* update runtime allocation */
4431         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4432         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4433                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4434 }
4435
4436 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4437 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4438 {
4439         if (!cfs_bandwidth_used())
4440                 return false;
4441
4442         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4443                 return false;
4444
4445         /*
4446          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4447          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4448          */
4449         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4450                 return true;
4451
4452         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4453         return true;
4454 }
4455
4456 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4457 {
4458         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4459                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4460
4461         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4462
4463         return HRTIMER_NORESTART;
4464 }
4465
4466 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4467 {
4468         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4469                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4470         int overrun;
4471         int idle = 0;
4472
4473         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4474         for (;;) {
4475                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4476                 if (!overrun)
4477                         break;
4478
4479                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4480         }
4481         if (idle)
4482                 cfs_b->period_active = 0;
4483         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4484
4485         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4486 }
4487
4488 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4489 {
4490         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4491         cfs_b->runtime = 0;
4492         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4493         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4494
4495         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4496         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4497         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4498         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4499         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4500 }
4501
4502 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4503 {
4504         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4505         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4506 }
4507
4508 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4509 {
4510         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4511
4512         if (!cfs_b->period_active) {
4513                 cfs_b->period_active = 1;
4514                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4515                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4516         }
4517 }
4518
4519 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4520 {
4521         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4522         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4523                 return;
4524
4525         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4526         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4527 }
4528
4529 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4530 {
4531         struct cfs_rq *cfs_rq;
4532
4533         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4534                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4535
4536                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4537                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4538                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4539         }
4540 }
4541
4542 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4543 {
4544         struct cfs_rq *cfs_rq;
4545
4546         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4547                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4548                         continue;
4549
4550                 /*
4551                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4552                  * there's some valid quota amount
4553                  */
4554                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4555                 /*
4556                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4557                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4558                  */
4559                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4560
4561                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4562                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4563         }
4564 }
4565
4566 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4567 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4568 {
4569         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4570 }
4571
4572 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4573 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4574 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4575 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4576
4577 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4578 {
4579         return 0;
4580 }
4581
4582 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4583 {
4584         return 0;
4585 }
4586
4587 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4588                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4589 {
4590         return 0;
4591 }
4592
4593 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4594
4595 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4596 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4597 #endif
4598
4599 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4600 {
4601         return NULL;
4602 }
4603 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4604 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4605 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4606
4607 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4608
4609 /**************************************************
4610  * CFS operations on tasks:
4611  */
4612
4613 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4614 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4615 {
4616         struct sched_entity *se = &p->se;
4617         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4618
4619         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4620
4621         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4622                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4623                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4624                 s64 delta = slice - ran;
4625
4626                 if (delta < 0) {
4627                         if (rq->curr == p)
4628                                 resched_curr(rq);
4629                         return;
4630                 }
4631                 hrtick_start(rq, delta);
4632         }
4633 }
4634
4635 /*
4636  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4637  * current task is from our class and nr_running is low enough
4638  * to matter.
4639  */
4640 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4641 {
4642         struct task_struct *curr = rq->curr;
4643
4644         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4645                 return;
4646
4647         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4648                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4649 }
4650 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4651 static inline void
4652 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4653 {
4654 }
4655
4656 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4657 {
4658 }
4659 #endif
4660
4661 #ifdef CONFIG_SMP
4662 static bool __cpu_overutilized(int cpu, int delta);
4663 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4664 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4665 #else
4666 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util_freq(cpu)
4667 #endif
4668
4669 /*
4670  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4671  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4672  * then put the task into the rbtree:
4673  */
4674 static void
4675 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4676 {
4677         struct cfs_rq *cfs_rq;
4678         struct sched_entity *se = &p->se;
4679 #ifdef CONFIG_SMP
4680         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4681 #endif
4682
4683         /*
4684          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4685          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4686          * passed.
4687          */
4688         if (p->in_iowait)
4689                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4690
4691         for_each_sched_entity(se) {
4692                 if (se->on_rq)
4693                         break;
4694                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4695                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4696
4697                 /*
4698                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4699                  *
4700                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4701                  * post the final h_nr_running increment below.
4702                  */
4703                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4704                         break;
4705                 cfs_rq->h_nr_running++;
4706                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4707
4708                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4709         }
4710
4711         for_each_sched_entity(se) {
4712                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4713                 cfs_rq->h_nr_running++;
4714                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4715
4716                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4717                         break;
4718
4719                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4720                 update_cfs_shares(se);
4721         }
4722
4723         if (!se)
4724                 add_nr_running(rq, 1);
4725
4726 #ifdef CONFIG_SMP
4727
4728         /*
4729          * Update SchedTune accounting.
4730          *
4731          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4732          * boost value of the current task is accounted for in the
4733          * selection of the OPP.
4734          *
4735          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4736          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4737          * however:
4738          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4739          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4740          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4741          *    such a more complex solution.
4742          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4743          * also for throttled RQs.
4744          */
4745         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4746
4747         if (!se) {
4748                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4749                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4750                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4751                         rq->rd->overutilized = true;
4752                         trace_sched_overutilized(true);
4753                 }
4754         }
4755
4756 #endif /* CONFIG_SMP */
4757         hrtick_update(rq);
4758 }
4759
4760 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4761
4762 /*
4763  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4764  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4765  * update the fair scheduling stats:
4766  */
4767 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4768 {
4769         struct cfs_rq *cfs_rq;
4770         struct sched_entity *se = &p->se;
4771         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4772
4773         for_each_sched_entity(se) {
4774                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4775                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4776
4777                 /*
4778                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4779                  *
4780                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4781                  * post the final h_nr_running decrement below.
4782                 */
4783                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4784                         break;
4785                 cfs_rq->h_nr_running--;
4786                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4787
4788                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4789                 if (cfs_rq->load.weight) {
4790                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4791                         se = parent_entity(se);
4792                         /*
4793                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4794                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4795                          */
4796                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4797                                 set_next_buddy(se);
4798                         break;
4799                 }
4800                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4801         }
4802
4803         for_each_sched_entity(se) {
4804                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4805                 cfs_rq->h_nr_running--;
4806                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4807
4808                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4809                         break;
4810
4811                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4812                 update_cfs_shares(se);
4813         }
4814
4815         if (!se)
4816                 sub_nr_running(rq, 1);
4817
4818 #ifdef CONFIG_SMP
4819
4820         /*
4821          * Update SchedTune accounting
4822          *
4823          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4824          * boost value of the current task is accounted for in the
4825          * selection of the OPP.
4826          */
4827         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4828
4829         if (!se)
4830                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4831 #endif /* CONFIG_SMP */
4832
4833         hrtick_update(rq);
4834 }
4835
4836 #ifdef CONFIG_SMP
4837
4838 /*
4839  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4840  */
4841
4842 /*
4843  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4844  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4845  *
4846  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4847  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4848  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4849  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4850  *
4851  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4852  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4853  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4854  *
4855  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4856  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4857  * particular idx is approximated to be zero.
4858  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4859  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4860  * based on 128 point scale.
4861  * Example:
4862  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4863  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4864  *
4865  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4866  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4867  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4868  */
4869 #define DEGRADE_SHIFT           7
4870 static const unsigned char
4871                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4872 static const unsigned char
4873                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4874                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4875                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4876                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4877                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4878                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4879
4880 /*
4881  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4882  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4883  * adding any new load.
4884  */
4885 static unsigned long
4886 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4887 {
4888         int j = 0;
4889
4890         if (!missed_updates)
4891                 return load;
4892
4893         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4894                 return 0;
4895
4896         if (idx == 1)
4897                 return load >> missed_updates;
4898
4899         while (missed_updates) {
4900                 if (missed_updates % 2)
4901                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4902
4903                 missed_updates >>= 1;
4904                 j++;
4905         }
4906         return load;
4907 }
4908
4909 /*
4910  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4911  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4912  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4913  */
4914 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4915                               unsigned long pending_updates)
4916 {
4917         int i, scale;
4918
4919         this_rq->nr_load_updates++;
4920
4921         /* Update our load: */
4922         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4923         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4924                 unsigned long old_load, new_load;
4925
4926                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4927
4928                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4929                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4930                 new_load = this_load;
4931                 /*
4932                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4933                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4934                  * example.
4935                  */
4936                 if (new_load > old_load)
4937                         new_load += scale - 1;
4938
4939                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4940         }
4941
4942         sched_avg_update(this_rq);
4943 }
4944
4945 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4946 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4947 {
4948         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4949 }
4950
4951 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4952 /*
4953  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4954  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4955  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4956  *
4957  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4958  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4959  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4960  * (tick_nohz_idle_exit).
4961  *
4962  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4963  */
4964
4965 /*
4966  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4967  * idle balance.
4968  */
4969 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4970 {
4971         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4972         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4973         unsigned long pending_updates;
4974
4975         /*
4976          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4977          */
4978         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4979                 return;
4980
4981         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4982         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4983
4984         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4985 }
4986
4987 /*
4988  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4989  */
4990 void update_cpu_load_nohz(void)
4991 {
4992         struct rq *this_rq = this_rq();
4993         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4994         unsigned long pending_updates;
4995
4996         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4997                 return;
4998
4999         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5000         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5001         if (pending_updates) {
5002                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5003                 /*
5004                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
5005                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
5006                  */
5007                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
5008         }
5009         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5010 }
5011 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
5012
5013 /*
5014  * Called from scheduler_tick()
5015  */
5016 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
5017 {
5018         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5019         /*
5020          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
5021          */
5022         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
5023         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
5024 }
5025
5026 /*
5027  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5028  * according to the scheduling class and "nice" value.
5029  *
5030  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5031  * balance conservatively.
5032  */
5033 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5034 {
5035         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5036         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5037
5038         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5039                 return total;
5040
5041         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5042 }
5043
5044 /*
5045  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5046  * according to the scheduling class and "nice" value.
5047  */
5048 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5049 {
5050         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5051         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5052
5053         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5054                 return total;
5055
5056         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5057 }
5058
5059
5060 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5061 {
5062         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5063         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5064         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5065
5066         if (nr_running)
5067                 return load_avg / nr_running;
5068
5069         return 0;
5070 }
5071
5072 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5073 {
5074         /*
5075          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
5076          * about the boundary, really active task won't care
5077          * about the loss.
5078          */
5079         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5080                 current->wakee_flips >>= 1;
5081                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5082         }
5083
5084         if (current->last_wakee != p) {
5085                 current->last_wakee = p;
5086                 current->wakee_flips++;
5087         }
5088 }
5089
5090 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
5091 {
5092         struct sched_entity *se = &p->se;
5093         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5094         u64 min_vruntime;
5095
5096 #ifndef CONFIG_64BIT
5097         u64 min_vruntime_copy;
5098
5099         do {
5100                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5101                 smp_rmb();
5102                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5103         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5104 #else
5105         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5106 #endif
5107
5108         se->vruntime -= min_vruntime;
5109         record_wakee(p);
5110 }
5111
5112 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5113 /*
5114  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5115  *
5116  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5117  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5118  * can calculate the shift in shares.
5119  *
5120  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5121  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5122  * total group weight.
5123  *
5124  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5125  * distribution (s_i) using:
5126  *
5127  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5128  *
5129  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5130  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5131  * shares distribution (s_i):
5132  *
5133  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5134  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5135  *
5136  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5137  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5138  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5139  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5140  *
5141  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5142  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5143  *
5144  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5145  *
5146  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5147  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5148  * weight and shares distributions like:
5149  *
5150  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5151  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5152  *
5153  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5154  *
5155  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5156  *
5157  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5158  *
5159  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5160  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5161  * 4/7) times the weight of the group.
5162  */
5163 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5164 {
5165         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5166
5167         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5168                 return wl;
5169
5170         for_each_sched_entity(se) {
5171                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5172                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5173
5174                 tg = cfs_rq->tg;
5175
5176                 /*
5177                  * W = @wg + \Sum rw_j
5178                  */
5179                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5180
5181                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5182                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5183                 W += w;
5184
5185                 /*
5186                  * w = rw_i + @wl
5187                  */
5188                 w += wl;
5189
5190                 /*
5191                  * wl = S * s'_i; see (2)
5192                  */
5193                 if (W > 0 && w < W)
5194                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
5195                 else
5196                         wl = tg->shares;
5197
5198                 /*
5199                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5200                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5201                  * calc_cfs_shares().
5202                  */
5203                 if (wl < MIN_SHARES)
5204                         wl = MIN_SHARES;
5205
5206                 /*
5207                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5208                  */
5209                 wl -= se->avg.load_avg;
5210
5211                 /*
5212                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5213                  * the final effective load change on the root group. Since
5214                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5215                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5216                  * resulting from this level per the above.
5217                  */
5218                 wg = 0;
5219         }
5220
5221         return wl;
5222 }
5223 #else
5224
5225 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5226 {
5227         return wl;
5228 }
5229
5230 #endif
5231
5232 /*
5233  * Returns the current capacity of cpu after applying both
5234  * cpu and freq scaling.
5235  */
5236 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
5237 {
5238         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
5239                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
5240                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5241 }
5242
5243 static inline bool energy_aware(void)
5244 {
5245         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
5246 }
5247
5248 struct energy_env {
5249         struct sched_group      *sg_top;
5250         struct sched_group      *sg_cap;
5251         int                     cap_idx;
5252         int                     util_delta;
5253         int                     src_cpu;
5254         int                     dst_cpu;
5255         int                     trg_cpu;
5256         int                     energy;
5257         int                     payoff;
5258         struct task_struct      *task;
5259         struct {
5260                 int before;
5261                 int after;
5262                 int delta;
5263                 int diff;
5264         } nrg;
5265         struct {
5266                 int before;
5267                 int after;
5268                 int delta;
5269         } cap;
5270 };
5271
5272 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5273
5274 /*
5275  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
5276  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE], which is useful for
5277  * energy calculations.
5278  *
5279  * Since util is a scale-invariant utilization defined as:
5280  *
5281  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
5282  *
5283  * the normalized util can be found using the specific capacity.
5284  *
5285  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
5286  *
5287  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
5288  */
5289 static unsigned long __cpu_norm_util(unsigned long util, unsigned long capacity)
5290 {
5291         if (util >= capacity)
5292                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5293
5294         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
5295 }
5296
5297 static unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
5298 {
5299         unsigned long max_util = 0;
5300         unsigned long util;
5301         int cpu;
5302
5303         for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
5304                 util = cpu_util_wake(cpu, eenv->task);
5305
5306                 /*
5307                  * If we are looking at the target CPU specified by the eenv,
5308                  * then we should add the (estimated) utilization of the task
5309                  * assuming we will wake it up on that CPU.
5310                  */
5311                 if (unlikely(cpu == eenv->trg_cpu))
5312                         util += eenv->util_delta;
5313
5314                 max_util = max(max_util, util);
5315         }
5316
5317         return max_util;
5318 }
5319
5320 /*
5321  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
5322  * current capacity (busy ratio), in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE], for use
5323  * in energy calculations.
5324  *
5325  * Since task executions may or may not overlap in time in the group the true
5326  * normalized util is between MAX(cpu_norm_util(i)) and SUM(cpu_norm_util(i))
5327  * when iterating over all CPUs in the group.
5328  * The latter estimate is used as it leads to a more pessimistic energy
5329  * estimate (more busy).
5330  */
5331 static unsigned
5332 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5333 {
5334         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
5335         unsigned long util, util_sum = 0;
5336         int cpu;
5337
5338         for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg)) {
5339                 util = cpu_util_wake(cpu, eenv->task);
5340
5341                 /*
5342                  * If we are looking at the target CPU specified by the eenv,
5343                  * then we should add the (estimated) utilization of the task
5344                  * assuming we will wake it up on that CPU.
5345                  */
5346                 if (unlikely(cpu == eenv->trg_cpu))
5347                         util += eenv->util_delta;
5348
5349                 util_sum += __cpu_norm_util(util, capacity);
5350         }
5351
5352         return min_t(unsigned long, util_sum, SCHED_CAPACITY_SCALE);
5353 }
5354
5355 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5356         const struct sched_group_energy * const sge)
5357 {
5358         int idx, max_idx = sge->nr_cap_states - 1;
5359         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5360
5361         /* default is max_cap if we don't find a match */
5362         eenv->cap_idx = max_idx;
5363
5364         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5365                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util) {
5366                         eenv->cap_idx = idx;
5367                         break;
5368                 }
5369         }
5370
5371         return eenv->cap_idx;
5372 }
5373
5374 static int group_idle_state(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5375 {
5376         int i, state = INT_MAX;
5377         int src_in_grp, dst_in_grp;
5378         long grp_util = 0;
5379
5380         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5381         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5382                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5383
5384         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5385         state++;
5386
5387         src_in_grp = cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg));
5388         dst_in_grp = cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5389         if (src_in_grp == dst_in_grp) {
5390                 /* both CPUs under consideration are in the same group or not in
5391                  * either group, migration should leave idle state the same.
5392                  */
5393                 goto end;
5394         }
5395
5396         /*
5397          * Try to estimate if a deeper idle state is
5398          * achievable when we move the task.
5399          */
5400         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5401                 grp_util += cpu_util_wake(i, eenv->task);
5402                 if (unlikely(i == eenv->trg_cpu))
5403                         grp_util += eenv->util_delta;
5404         }
5405
5406         if (grp_util <=
5407                 ((long)sg->sgc->max_capacity * (int)sg->group_weight)) {
5408                 /* after moving, this group is at most partly
5409                  * occupied, so it should have some idle time.
5410                  */
5411                 int max_idle_state_idx = sg->sge->nr_idle_states - 2;
5412                 int new_state = grp_util * max_idle_state_idx;
5413                 if (grp_util <= 0)
5414                         /* group will have no util, use lowest state */
5415                         new_state = max_idle_state_idx + 1;
5416                 else {
5417                         /* for partially idle, linearly map util to idle
5418                          * states, excluding the lowest one. This does not
5419                          * correspond to the state we expect to enter in
5420                          * reality, but an indication of what might happen.
5421                          */
5422                         new_state = min(max_idle_state_idx, (int)
5423                                         (new_state / sg->sgc->max_capacity));
5424                         new_state = max_idle_state_idx - new_state;
5425                 }
5426                 state = new_state;
5427         } else {
5428                 /* After moving, the group will be fully occupied
5429                  * so assume it will not be idle at all.
5430                  */
5431                 state = 0;
5432         }
5433 end:
5434         return state;
5435 }
5436
5437 /*
5438  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5439  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5440  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5441  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5442  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5443  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5444  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5445  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5446  */
5447 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5448 {
5449         struct cpumask visit_cpus;
5450         u64 total_energy = 0;
5451         int cpu_count;
5452
5453         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5454
5455         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5456         /* If a cpu is hotplugged in while we are in this function,
5457          * it does not appear in the existing visit_cpus mask
5458          * which came from the sched_group pointer of the
5459          * sched_domain pointed at by sd_ea for either the prev
5460          * or next cpu and was dereferenced in __energy_diff.
5461          * Since we will dereference sd_scs later as we iterate
5462          * through the CPUs we expect to visit, new CPUs can
5463          * be present which are not in the visit_cpus mask.
5464          * Guard this with cpu_count.
5465          */
5466         cpu_count = cpumask_weight(&visit_cpus);
5467
5468         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5469                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5470                 int cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5471                 struct sched_domain *sd;
5472
5473                 /*
5474                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5475                  * sched_group?
5476                  * This sd may have groups with cpus which were not present
5477                  * when we took visit_cpus.
5478                  */
5479                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5480
5481                 if (sd && sd->parent)
5482                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5483
5484                 for_each_domain(cpu, sd) {
5485                         struct sched_group *sg = sd->groups;
5486
5487                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5488                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5489                                 break;
5490
5491                         do {
5492                                 unsigned long group_util;
5493                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5494                                 int cap_idx, idle_idx;
5495
5496                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5497                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5498                                 else
5499                                         eenv->sg_cap = sg;
5500
5501                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5502
5503                                 if (sg->group_weight == 1) {
5504                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5505                                         if (eenv->trg_cpu == eenv->src_cpu &&
5506                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5507                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5508                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5509                                         }
5510                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5511                                         if (eenv->trg_cpu == eenv->dst_cpu &&
5512                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5513                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5514                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5515                                         }
5516                                 }
5517
5518                                 idle_idx = group_idle_state(eenv, sg);
5519                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5520
5521                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power);
5522                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5523                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power);
5524
5525                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5526
5527                                 if (!sd->child) {
5528                                         /*
5529                                          * cpu_count here is the number of
5530                                          * cpus we expect to visit in this
5531                                          * calculation. If we race against
5532                                          * hotplug, we can have extra cpus
5533                                          * added to the groups we are
5534                                          * iterating which do not appear in
5535                                          * the visit_cpus mask. In that case
5536                                          * we are not able to calculate energy
5537                                          * without restarting so we will bail
5538                                          * out and use prev_cpu this time.
5539                                          */
5540                                         if (!cpu_count)
5541                                                 return -EINVAL;
5542                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5543                                         cpu_count--;
5544                                 }
5545
5546                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5547                                         goto next_cpu;
5548
5549                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5550                 }
5551
5552                 /*
5553                  * If we raced with hotplug and got an sd NULL-pointer;
5554                  * returning a wrong energy estimation is better than
5555                  * entering an infinite loop.
5556                  * Specifically: If a cpu is unplugged after we took
5557                  * the visit_cpus mask, it no longer has an sd_scs
5558                  * pointer, so when we dereference it, we get NULL.
5559                  */
5560                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &visit_cpus))
5561                         return -EINVAL;
5562 next_cpu:
5563                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5564                 continue;
5565         }
5566
5567         eenv->energy = total_energy >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5568         return 0;
5569 }
5570
5571 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5572 {
5573         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5574 }
5575
5576 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p);
5577
5578 /*
5579  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5580  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5581  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5582  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5583  * both are specified, the utilization is migrated.
5584  */
5585 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5586 {
5587         struct sched_domain *sd;
5588         struct sched_group *sg;
5589         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5590         int diff, margin;
5591
5592         struct energy_env eenv_before = {
5593                 .util_delta     = task_util(eenv->task),
5594                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5595                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5596                 .trg_cpu        = eenv->src_cpu,
5597                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5598                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5599                 .task           = eenv->task,
5600         };
5601
5602         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5603                 return 0;
5604
5605         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5606         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5607
5608         if (!sd)
5609                 return 0; /* Error */
5610
5611         sg = sd->groups;
5612
5613         do {
5614                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5615                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5616
5617                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5618                                 return 0; /* Invalid result abort */
5619                         energy_before += eenv_before.energy;
5620
5621                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5622                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5623                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5624
5625                         if (sched_group_energy(eenv))
5626                                 return 0; /* Invalid result abort */
5627                         energy_after += eenv->energy;
5628                 }
5629         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5630
5631         eenv->nrg.before = energy_before;
5632         eenv->nrg.after = energy_after;
5633         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5634         eenv->payoff = 0;
5635 #ifndef CONFIG_SCHED_TUNE
5636         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5637                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5638                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5639                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5640                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5641 #endif
5642         /*
5643          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5644          */
5645
5646         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5647
5648         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5649
5650         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5651
5652         return eenv->nrg.diff;
5653 }
5654
5655 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5656
5657 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5658
5659 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5660 extern bool schedtune_initialized;
5661 #endif /* CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE */
5662
5663 /*
5664  * System energy normalization
5665  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_CAPACITY_SCALE],
5666  * corresponding to the specified energy variation.
5667  */
5668 static inline int
5669 normalize_energy(int energy_diff)
5670 {
5671         u32 normalized_nrg;
5672
5673 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5674         /* during early setup, we don't know the extents */
5675         if (unlikely(!schedtune_initialized))
5676                 return energy_diff < 0 ? -1 : 1 ;
5677 #endif /* CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE */
5678
5679 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5680         {
5681         int max_delta;
5682
5683         /* Check for boundaries */
5684         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5685         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5686         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5687         }
5688 #endif
5689
5690         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5691         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5692
5693         /* Scale by energy magnitude */
5694         normalized_nrg <<= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5695
5696         /* Normalize on max energy for target platform */
5697         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5698                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5699
5700         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5701 }
5702
5703 static inline int
5704 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5705 {
5706         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5707         int nrg_delta;
5708
5709         /* Conpute "absolute" energy diff */
5710         __energy_diff(eenv);
5711
5712         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5713         if (boost == 0) {
5714                 trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5715                                 eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5716                                 eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5717                                 eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5718                                 0, -eenv->nrg.diff);
5719                 return eenv->nrg.diff;
5720         }
5721
5722         /* Compute normalized energy diff */
5723         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5724         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5725
5726         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5727                         eenv->nrg.delta,
5728                         eenv->cap.delta,
5729                         eenv->task);
5730
5731         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5732                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5733                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5734                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5735                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5736
5737         /*
5738          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5739          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5740          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5741          * function return a negative value each time the evaluation return a
5742          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5743          * a scheduling decision
5744          */
5745         return -eenv->payoff;
5746 }
5747 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5748 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5749 #endif
5750
5751 /*
5752  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5753  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5754  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5755  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5756  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5757  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5758  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5759  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5760  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5761  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5762  */
5763 static int wake_wide(struct task_struct *p, int sibling_count_hint)
5764 {
5765         unsigned int master = current->wakee_flips;
5766         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5767         int llc_size = this_cpu_read(sd_llc_size);
5768
5769         if (sibling_count_hint >= llc_size)
5770                 return 1;
5771
5772         if (master < slave)
5773                 swap(master, slave);
5774         if (slave < llc_size || master < slave * llc_size)
5775                 return 0;
5776         return 1;
5777 }
5778
5779 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5780                        int prev_cpu, int sync)
5781 {
5782         s64 this_load, load;
5783         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5784         int idx, this_cpu;
5785         struct task_group *tg;
5786         unsigned long weight;
5787         int balanced;
5788
5789         idx       = sd->wake_idx;
5790         this_cpu  = smp_processor_id();
5791         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5792         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5793
5794         /*
5795          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5796          * effect of the currently running task from the load
5797          * of the current CPU:
5798          */
5799         if (sync) {
5800                 tg = task_group(current);
5801                 weight = current->se.avg.load_avg;
5802
5803                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5804                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5805         }
5806
5807         tg = task_group(p);
5808         weight = p->se.avg.load_avg;
5809
5810         /*
5811          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5812          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5813          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5814          * about that, so that's good too.
5815          *
5816          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5817          * task to be woken on this_cpu.
5818          */
5819         this_eff_load = 100;
5820         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5821
5822         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5823         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5824
5825         if (this_load > 0) {
5826                 this_eff_load *= this_load +
5827                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5828
5829                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5830         }
5831
5832         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5833
5834         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5835
5836         if (!balanced)
5837                 return 0;
5838
5839         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5840         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5841
5842         return 1;
5843 }
5844
5845 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5846 {
5847 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5848         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5849                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5850                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5851         }
5852 #endif
5853         return p->se.avg.util_avg;
5854 }
5855
5856 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5857
5858 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5859 {
5860         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5861
5862         util += boosted_task_util(p);
5863
5864         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5865 }
5866
5867 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5868 {
5869         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5870         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5871
5872         if (capacity == max_capacity)
5873                 return true;
5874
5875         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5876                 return true;
5877
5878         return __task_fits(p, cpu, 0);
5879 }
5880
5881 static bool __cpu_overutilized(int cpu, int delta)
5882 {
5883         return (capacity_of(cpu) * 1024) < ((cpu_util(cpu) + delta) * capacity_margin);
5884 }
5885
5886 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5887 {
5888         return __cpu_overutilized(cpu, 0);
5889 }
5890
5891 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5892
5893 struct reciprocal_value schedtune_spc_rdiv;
5894
5895 static long
5896 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5897 {
5898         long long margin = 0;
5899
5900         /*
5901          * Signal proportional compensation (SPC)
5902          *
5903          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5904          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5905          *   M = B * (SCHED_CAPACITY_SCALE - S)
5906          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5907          */
5908         if (boost >= 0) {
5909                 margin  = SCHED_CAPACITY_SCALE - signal;
5910                 margin *= boost;
5911         } else
5912                 margin = -signal * boost;
5913
5914         margin  = reciprocal_divide(margin, schedtune_spc_rdiv);
5915
5916         if (boost < 0)
5917                 margin *= -1;
5918         return margin;
5919 }
5920
5921 static inline int
5922 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5923 {
5924         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5925
5926         if (boost == 0)
5927                 return 0;
5928
5929         return schedtune_margin(util, boost);
5930 }
5931
5932 static inline long
5933 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5934 {
5935         int boost = schedtune_task_boost(task);
5936         unsigned long util;
5937         long margin;
5938
5939         if (boost == 0)
5940                 return 0;
5941
5942         util = task_util(task);
5943         margin = schedtune_margin(util, boost);
5944
5945         return margin;
5946 }
5947
5948 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5949
5950 static inline int
5951 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5952 {
5953         return 0;
5954 }
5955
5956 static inline int
5957 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5958 {
5959         return 0;
5960 }
5961
5962 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5963
5964 unsigned long
5965 boosted_cpu_util(int cpu)
5966 {
5967         unsigned long util = cpu_util_freq(cpu);
5968         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5969
5970         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5971
5972         return util + margin;
5973 }
5974
5975 static inline unsigned long
5976 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5977 {
5978         unsigned long util = task_util(task);
5979         long margin = schedtune_task_margin(task);
5980
5981         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5982
5983         return util + margin;
5984 }
5985
5986 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5987 {
5988         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
5989 }
5990
5991 /*
5992  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5993  * domain.
5994  *
5995  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5996  */
5997 static struct sched_group *
5998 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5999                   int this_cpu, int sd_flag)
6000 {
6001         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
6002         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
6003         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = ULONG_MAX;
6004         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
6005         int load_idx = sd->forkexec_idx;
6006         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
6007
6008         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6009                 load_idx = sd->wake_idx;
6010
6011         do {
6012                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
6013                 int local_group;
6014                 int i;
6015
6016                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
6017                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
6018                                         tsk_cpus_allowed(p)))
6019                         continue;
6020
6021                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
6022                                                sched_group_cpus(group));
6023
6024                 /*
6025                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
6026                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
6027                  */
6028                 avg_load = 0;
6029                 max_spare_cap = 0;
6030
6031                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
6032                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6033                         if (local_group)
6034                                 load = source_load(i, load_idx);
6035                         else
6036                                 load = target_load(i, load_idx);
6037
6038                         avg_load += load;
6039
6040                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
6041
6042                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6043                                 max_spare_cap = spare_cap;
6044                 }
6045
6046                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6047                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
6048
6049                 if (local_group) {
6050                         this_load = avg_load;
6051                         this_spare = max_spare_cap;
6052                 } else {
6053                         if (avg_load < min_load) {
6054                                 min_load = avg_load;
6055                                 idlest = group;
6056                         }
6057
6058                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6059                                 most_spare = max_spare_cap;
6060                                 most_spare_sg = group;
6061                         }
6062                 }
6063         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6064
6065         /*
6066          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6067          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6068          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6069          * so we allow for some task stuffing by using
6070          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6071          *
6072          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6073          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6074          * utilization.
6075          */
6076         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6077                 goto skip_spare;
6078
6079         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6080             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
6081                 return NULL;
6082         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
6083                 return most_spare_sg;
6084
6085 skip_spare:
6086         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
6087                 return NULL;
6088         return idlest;
6089 }
6090
6091 /*
6092  * find_idlest_group_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
6093  */
6094 static int
6095 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6096 {
6097         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6098         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6099         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6100         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6101         int shallowest_idle_cpu = -1;
6102         int i;
6103
6104         /* Check if we have any choice: */
6105         if (group->group_weight == 1)
6106                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
6107
6108         /* Traverse only the allowed CPUs */
6109         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
6110                 if (idle_cpu(i)) {
6111                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6112                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6113                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6114                                 /*
6115                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6116                                  * has the smallest exit latency irrespective
6117                                  * of any idle timestamp.
6118                                  */
6119                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6120                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6121                                 shallowest_idle_cpu = i;
6122                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6123                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6124                                 /*
6125                                  * If equal or no active idle state, then
6126                                  * the most recently idled CPU might have
6127                                  * a warmer cache.
6128                                  */
6129                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6130                                 shallowest_idle_cpu = i;
6131                         }
6132                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6133                         load = weighted_cpuload(i);
6134                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
6135                                 min_load = load;
6136                                 least_loaded_cpu = i;
6137                         }
6138                 }
6139         }
6140
6141         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6142  }
6143
6144 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6145                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6146 {
6147         int new_cpu = cpu;
6148         int wu = sd_flag & SD_BALANCE_WAKE;
6149         int cas_cpu = -1;
6150
6151         if (wu) {
6152                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_cas_attempts);
6153                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.cas_attempts);
6154         }
6155
6156         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6157                 return prev_cpu;
6158
6159         while (sd) {
6160                 struct sched_group *group;
6161                 struct sched_domain *tmp;
6162                 int weight;
6163
6164                 if (wu)
6165                         schedstat_inc(sd, eas_stats.cas_attempts);
6166
6167                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6168                         sd = sd->child;
6169                         continue;
6170                 }
6171
6172                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6173                 if (!group) {
6174                         sd = sd->child;
6175                         continue;
6176                 }
6177
6178                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6179                 if (new_cpu == cpu) {
6180                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6181                         sd = sd->child;
6182                         continue;
6183                 }
6184
6185                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6186                 cpu = cas_cpu = new_cpu;
6187                 weight = sd->span_weight;
6188                 sd = NULL;
6189                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6190                         if (weight <= tmp->span_weight)
6191                                 break;
6192                         if (tmp->flags & sd_flag)
6193                                 sd = tmp;
6194                 }
6195                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6196         }
6197
6198         if (wu && (cas_cpu >= 0)) {
6199                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_cas_count);
6200                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.cas_count);
6201         }
6202
6203         return new_cpu;
6204 }
6205
6206 /*
6207  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
6208  */
6209 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6210 {
6211         struct sched_domain *sd;
6212         struct sched_group *sg;
6213         int best_idle_cpu = -1;
6214         int best_idle_cstate = INT_MAX;
6215         unsigned long best_idle_capacity = ULONG_MAX;
6216
6217         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_attempts);
6218         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_attempts);
6219
6220         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
6221                 if (idle_cpu(target)) {
6222                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_idle);
6223                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_idle);
6224                         return target;
6225                 }
6226
6227                 /*
6228                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
6229                  */
6230                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev)) {
6231                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_cache_affine);
6232                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_cache_affine);
6233                         return prev;
6234                 }
6235         }
6236
6237         /*
6238          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
6239          */
6240         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6241         for_each_lower_domain(sd) {
6242                 sg = sd->groups;
6243                 do {
6244                         int i;
6245                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
6246                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
6247                                 goto next;
6248
6249                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
6250                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
6251                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
6252                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
6253                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
6254
6255                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
6256                                                 goto next;
6257
6258                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target)) {
6259                                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_suff_cap);
6260                                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_suff_cap);
6261                                                 schedstat_inc(sd, eas_stats.sis_suff_cap);
6262                                                 return target;
6263                                         }
6264
6265                                         if (idle_idx < best_idle_cstate &&
6266                                             capacity_orig <= best_idle_capacity) {
6267                                                 best_idle_cpu = i;
6268                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
6269                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
6270                                         }
6271                                 }
6272                         } else {
6273                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
6274                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
6275                                                 goto next;
6276                                 }
6277
6278                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
6279                                         tsk_cpus_allowed(p));
6280                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_idle_cpu);
6281                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_idle_cpu);
6282                                 schedstat_inc(sd, eas_stats.sis_idle_cpu);
6283                                 goto done;
6284                         }
6285 next:
6286                         sg = sg->next;
6287                 } while (sg != sd->groups);
6288         }
6289
6290         if (best_idle_cpu >= 0)
6291                 target = best_idle_cpu;
6292
6293 done:
6294         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_count);
6295         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_count);
6296
6297         return target;
6298 }
6299
6300 /*
6301  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6302  * the waking task p removed.  check_for_migration() looks for a better CPU of
6303  * rq->curr. For that case we should return cpu util with contributions from
6304  * currently running task p removed.
6305  */
6306 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6307 {
6308         unsigned long util, capacity;
6309
6310 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
6311         /*
6312          * WALT does not decay idle tasks in the same manner
6313          * as PELT, so it makes little sense to subtract task
6314          * utilization from cpu utilization. Instead just use
6315          * cpu_util for this case.
6316          */
6317         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_cpu_util &&
6318             p->state == TASK_WAKING)
6319                 return cpu_util(cpu);
6320 #endif
6321         /* Task has no contribution or is new */
6322         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6323                 return cpu_util(cpu);
6324
6325         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6326         util = max_t(long, cpu_util(cpu) - task_util(p), 0);
6327
6328         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6329 }
6330
6331 static int start_cpu(bool boosted)
6332 {
6333         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6334
6335         return boosted ? rd->max_cap_orig_cpu : rd->min_cap_orig_cpu;
6336 }
6337
6338 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, int *backup_cpu,
6339                                    bool boosted, bool prefer_idle)
6340 {
6341         unsigned long best_idle_min_cap_orig = ULONG_MAX;
6342         unsigned long min_util = boosted_task_util(p);
6343         unsigned long target_capacity = ULONG_MAX;
6344         unsigned long min_wake_util = ULONG_MAX;
6345         unsigned long target_max_spare_cap = 0;
6346         unsigned long best_active_util = ULONG_MAX;
6347         int best_idle_cstate = INT_MAX;
6348         struct sched_domain *sd;
6349         struct sched_group *sg;
6350         int best_active_cpu = -1;
6351         int best_idle_cpu = -1;
6352         int target_cpu = -1;
6353         int cpu, i;
6354
6355         *backup_cpu = -1;
6356
6357         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_attempts);
6358         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_attempts);
6359
6360         /* Find start CPU based on boost value */
6361         cpu = start_cpu(boosted);
6362         if (cpu < 0) {
6363                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_no_cpu);
6364                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_no_cpu);
6365                 return -1;
6366         }
6367
6368         /* Find SD for the start CPU */
6369         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, cpu));
6370         if (!sd) {
6371                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_no_sd);
6372                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_no_sd);
6373                 return -1;
6374         }
6375
6376         /* Scan CPUs in all SDs */
6377         sg = sd->groups;
6378         do {
6379                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
6380                         unsigned long capacity_curr = capacity_curr_of(i);
6381                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
6382                         unsigned long wake_util, new_util;
6383
6384                         if (!cpu_online(i))
6385                                 continue;
6386
6387                         if (walt_cpu_high_irqload(i))
6388                                 continue;
6389
6390                         /*
6391                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
6392                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
6393                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
6394                          */
6395                         wake_util = cpu_util_wake(i, p);
6396                         new_util = wake_util + task_util(p);
6397
6398                         /*
6399                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
6400                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
6401                          * than the one required to boost the task.
6402                          */
6403                         new_util = max(min_util, new_util);
6404                         if (new_util > capacity_orig)
6405                                 continue;
6406
6407                         /*
6408                          * Case A) Latency sensitive tasks
6409                          *
6410                          * Unconditionally favoring tasks that prefer idle CPU to
6411                          * improve latency.
6412                          *
6413                          * Looking for:
6414                          * - an idle CPU, whatever its idle_state is, since
6415                          *   the first CPUs we explore are more likely to be
6416                          *   reserved for latency sensitive tasks.
6417                          * - a non idle CPU where the task fits in its current
6418                          *   capacity and has the maximum spare capacity.
6419                          * - a non idle CPU with lower contention from other
6420                          *   tasks and running at the lowest possible OPP.
6421                          *
6422                          * The last two goals tries to favor a non idle CPU
6423                          * where the task can run as if it is "almost alone".
6424                          * A maximum spare capacity CPU is favoured since
6425                          * the task already fits into that CPU's capacity
6426                          * without waiting for an OPP chance.
6427                          *
6428                          * The following code path is the only one in the CPUs
6429                          * exploration loop which is always used by
6430                          * prefer_idle tasks. It exits the loop with wither a
6431                          * best_active_cpu or a target_cpu which should
6432                          * represent an optimal choice for latency sensitive
6433                          * tasks.
6434                          */
6435                         if (prefer_idle) {
6436
6437                                 /*
6438                                  * Case A.1: IDLE CPU
6439                                  * Return the first IDLE CPU we find.
6440                                  */
6441                                 if (idle_cpu(i)) {
6442                                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_pref_idle);
6443                                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_pref_idle);
6444
6445                                         trace_sched_find_best_target(p,
6446                                                         prefer_idle, min_util,
6447                                                         cpu, best_idle_cpu,
6448                                                         best_active_cpu, i);
6449
6450                                         return i;
6451                                 }
6452
6453                                 /*
6454                                  * Case A.2: Target ACTIVE CPU
6455                                  * Favor CPUs with max spare capacity.
6456                                  */
6457                                 if ((capacity_curr > new_util) &&
6458                                         (capacity_orig - new_util > target_max_spare_cap)) {
6459                                         target_max_spare_cap = capacity_orig - new_util;
6460                                         target_cpu = i;
6461                                         continue;
6462                                 }
6463                                 if (target_cpu != -1)
6464                                         continue;
6465
6466
6467                                 /*
6468                                  * Case A.3: Backup ACTIVE CPU
6469                                  * Favor CPUs with:
6470                                  * - lower utilization due to other tasks
6471                                  * - lower utilization with the task in
6472                                  */
6473                                 if (wake_util > min_wake_util)
6474                                         continue;
6475                                 if (new_util > best_active_util)
6476                                         continue;
6477                                 min_wake_util = wake_util;
6478                                 best_active_util = new_util;
6479                                 best_active_cpu = i;
6480                                 continue;
6481                         }
6482
6483                         /*
6484                          * Enforce EAS mode
6485                          *
6486                          * For non latency sensitive tasks, skip CPUs that
6487                          * will be overutilized by moving the task there.
6488                          *
6489                          * The goal here is to remain in EAS mode as long as
6490                          * possible at least for !prefer_idle tasks.
6491                          */
6492                         if ((new_util * capacity_margin) >
6493                             (capacity_orig * SCHED_CAPACITY_SCALE))
6494                                 continue;
6495
6496                         /*
6497                          * Case B) Non latency sensitive tasks on IDLE CPUs.
6498                          *
6499                          * Find an optimal backup IDLE CPU for non latency
6500                          * sensitive tasks.
6501                          *
6502                          * Looking for:
6503                          * - minimizing the capacity_orig,
6504                          *   i.e. preferring LITTLE CPUs
6505                          * - favoring shallowest idle states
6506                          *   i.e. avoid to wakeup deep-idle CPUs
6507                          *
6508                          * The following code path is used by non latency
6509                          * sensitive tasks if IDLE CPUs are available. If at
6510                          * least one of such CPUs are available it sets the
6511                          * best_idle_cpu to the most suitable idle CPU to be
6512                          * selected.
6513                          *
6514                          * If idle CPUs are available, favour these CPUs to
6515                          * improve performances by spreading tasks.
6516                          * Indeed, the energy_diff() computed by the caller
6517                          * will take care to ensure the minimization of energy
6518                          * consumptions without affecting performance.
6519                          */
6520                         if (idle_cpu(i)) {
6521                                 int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
6522
6523                                 /* Select idle CPU with lower cap_orig */
6524                                 if (capacity_orig > best_idle_min_cap_orig)
6525                                         continue;
6526
6527                                 /*
6528                                  * Skip CPUs in deeper idle state, but only
6529                                  * if they are also less energy efficient.
6530                                  * IOW, prefer a deep IDLE LITTLE CPU vs a
6531                                  * shallow idle big CPU.
6532                                  */
6533                                 if (sysctl_sched_cstate_aware &&
6534                                     best_idle_cstate <= idle_idx)
6535                                         continue;
6536
6537                                 /* Keep track of best idle CPU */
6538                                 best_idle_min_cap_orig = capacity_orig;
6539                                 best_idle_cstate = idle_idx;
6540                                 best_idle_cpu = i;
6541                                 continue;
6542                         }
6543
6544                         /*
6545                          * Case C) Non latency sensitive tasks on ACTIVE CPUs.
6546                          *
6547                          * Pack tasks in the most energy efficient capacities.
6548                          *
6549                          * This task packing strategy prefers more energy
6550                          * efficient CPUs (i.e. pack on smaller maximum
6551                          * capacity CPUs) while also trying to spread tasks to
6552                          * run them all at the lower OPP.
6553                          *
6554                          * This assumes for example that it's more energy
6555                          * efficient to run two tasks on two CPUs at a lower
6556                          * OPP than packing both on a single CPU but running
6557                          * that CPU at an higher OPP.
6558                          *
6559                          * Thus, this case keep track of the CPU with the
6560                          * smallest maximum capacity and highest spare maximum
6561                          * capacity.
6562                          */
6563
6564                         /* Favor CPUs with smaller capacity */
6565                         if (capacity_orig > target_capacity)
6566                                 continue;
6567
6568                         /* Favor CPUs with maximum spare capacity */
6569                         if ((capacity_orig - new_util) < target_max_spare_cap)
6570                                 continue;
6571
6572                         target_max_spare_cap = capacity_orig - new_util;
6573                         target_capacity = capacity_orig;
6574                         target_cpu = i;
6575                 }
6576
6577         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
6578
6579         /*
6580          * For non latency sensitive tasks, cases B and C in the previous loop,
6581          * we pick the best IDLE CPU only if we was not able to find a target
6582          * ACTIVE CPU.
6583          *
6584          * Policies priorities:
6585          *
6586          * - prefer_idle tasks:
6587          *
6588          *   a) IDLE CPU available, we return immediately
6589          *   b) ACTIVE CPU where task fits and has the bigger maximum spare
6590          *      capacity (i.e. target_cpu)
6591          *   c) ACTIVE CPU with less contention due to other tasks
6592          *      (i.e. best_active_cpu)
6593          *
6594          * - NON prefer_idle tasks:
6595          *
6596          *   a) ACTIVE CPU: target_cpu
6597          *   b) IDLE CPU: best_idle_cpu
6598          */
6599         if (target_cpu == -1)
6600                 target_cpu = prefer_idle
6601                         ? best_active_cpu
6602                         : best_idle_cpu;
6603         else
6604                 *backup_cpu = prefer_idle
6605                 ? best_active_cpu
6606                 : best_idle_cpu;
6607
6608         trace_sched_find_best_target(p, prefer_idle, min_util, cpu,
6609                                      best_idle_cpu, best_active_cpu,
6610                                      target_cpu);
6611
6612         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_count);
6613         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_count);
6614
6615         return target_cpu;
6616 }
6617
6618 /*
6619  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6620  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6621  *
6622  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6623  * BALANCE_WAKE sort things out.
6624  */
6625 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6626 {
6627         long min_cap, max_cap;
6628
6629         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6630         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
6631
6632         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6633         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6634                 return 0;
6635
6636         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6637         sync_entity_load_avg(&p->se);
6638
6639         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6640 }
6641
6642 static int select_energy_cpu_brute(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sync)
6643 {
6644         struct sched_domain *sd;
6645         int target_cpu = prev_cpu, tmp_target, tmp_backup;
6646         bool boosted, prefer_idle;
6647
6648         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_attempts);
6649         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_attempts);
6650
6651         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
6652                 int cpu = smp_processor_id();
6653
6654                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6655                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_sync);
6656                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_sync);
6657                         return cpu;
6658                 }
6659         }
6660
6661         rcu_read_lock();
6662 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
6663         boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
6664         prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
6665 #else
6666         boosted = get_sysctl_sched_cfs_boost() > 0;
6667         prefer_idle = 0;
6668 #endif
6669
6670         sync_entity_load_avg(&p->se);
6671
6672         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, prev_cpu));
6673         /* Find a cpu with sufficient capacity */
6674         tmp_target = find_best_target(p, &tmp_backup, boosted, prefer_idle);
6675
6676         if (!sd)
6677                 goto unlock;
6678         if (tmp_target >= 0) {
6679                 target_cpu = tmp_target;
6680                 if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu)) {
6681                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_idle_bt);
6682                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_idle_bt);
6683                         goto unlock;
6684                 }
6685         }
6686
6687         if (target_cpu != prev_cpu) {
6688                 int delta = 0;
6689                 struct energy_env eenv = {
6690                         .util_delta     = task_util(p),
6691                         .src_cpu        = prev_cpu,
6692                         .dst_cpu        = target_cpu,
6693                         .task           = p,
6694                         .trg_cpu        = target_cpu,
6695                 };
6696
6697
6698 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
6699                 if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_cpu_util &&
6700                         p->state == TASK_WAKING)
6701                         delta = task_util(p);
6702 #endif
6703                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
6704                 if (__cpu_overutilized(prev_cpu, delta)) {
6705                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_insuff_cap);
6706                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_insuff_cap);
6707                         goto unlock;
6708                 }
6709
6710                 if (energy_diff(&eenv) >= 0) {
6711                         /* No energy saving for target_cpu, try backup */
6712                         target_cpu = tmp_backup;
6713                         eenv.dst_cpu = target_cpu;
6714                         eenv.trg_cpu = target_cpu;
6715                         if (tmp_backup < 0 ||
6716                             tmp_backup == prev_cpu ||
6717                             energy_diff(&eenv) >= 0) {
6718                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_no_nrg_sav);
6719                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_no_nrg_sav);
6720                                 target_cpu = prev_cpu;
6721                                 goto unlock;
6722                         }
6723                 }
6724
6725                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_nrg_sav);
6726                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_nrg_sav);
6727                 goto unlock;
6728         }
6729
6730         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_count);
6731         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_count);
6732
6733 unlock:
6734         rcu_read_unlock();
6735
6736         return target_cpu;
6737 }
6738
6739 /*
6740  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6741  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6742  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6743  *
6744  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6745  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6746  *
6747  * Returns the target cpu number.
6748  *
6749  * preempt must be disabled.
6750  */
6751 static int
6752 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags,
6753                     int sibling_count_hint)
6754 {
6755         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6756         int cpu = smp_processor_id();
6757         int new_cpu = prev_cpu;
6758         int want_affine = 0;
6759         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6760
6761         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6762                 record_wakee(p);
6763                 want_affine = !wake_wide(p, sibling_count_hint) &&
6764                               !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6765                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6766         }
6767
6768         if (energy_aware() && !(cpu_rq(prev_cpu)->rd->overutilized))
6769                 return select_energy_cpu_brute(p, prev_cpu, sync);
6770
6771         rcu_read_lock();
6772         for_each_domain(cpu, tmp) {
6773                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6774                         break;
6775
6776                 /*
6777                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6778                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6779                  */
6780                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6781                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6782                         affine_sd = tmp;
6783                         break;
6784                 }
6785
6786                 if (tmp->flags & sd_flag)
6787                         sd = tmp;
6788                 else if (!want_affine)
6789                         break;
6790         }
6791
6792         if (affine_sd) {
6793                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6794                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6795                         new_cpu = cpu;
6796         }
6797
6798         if (sd && !(sd_flag & SD_BALANCE_FORK)) {
6799                 /*
6800                  * We're going to need the task's util for capacity_spare_wake
6801                  * in find_idlest_group. Sync it up to prev_cpu's
6802                  * last_update_time.
6803                  */
6804                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6805         }
6806
6807         if (!sd) {
6808                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6809                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6810
6811         } else {
6812                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6813         }
6814         rcu_read_unlock();
6815
6816         return new_cpu;
6817 }
6818
6819 /*
6820  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6821  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6822  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6823  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6824  */
6825 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6826 {
6827         /*
6828          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6829          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6830          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6831          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6832          * load sounds not bad.
6833          */
6834         remove_entity_load_avg(&p->se);
6835
6836         /* Tell new CPU we are migrated */
6837         p->se.avg.last_update_time = 0;
6838
6839         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6840         p->se.exec_start = 0;
6841 }
6842
6843 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6844 {
6845         remove_entity_load_avg(&p->se);
6846 }
6847 #else
6848 #define task_fits_max(p, cpu) true
6849 #endif /* CONFIG_SMP */
6850
6851 static unsigned long
6852 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6853 {
6854         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6855
6856         /*
6857          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6858          * to virtual-time in his units.
6859          *
6860          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6861          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6862          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6863          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6864          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6865          *
6866          * This is especially important for buddies when the leftmost
6867          * task is higher priority than the buddy.
6868          */
6869         return calc_delta_fair(gran, se);
6870 }
6871
6872 /*
6873  * Should 'se' preempt 'curr'.
6874  *
6875  *             |s1
6876  *        |s2
6877  *   |s3
6878  *         g
6879  *      |<--->|c
6880  *
6881  *  w(c, s1) = -1
6882  *  w(c, s2) =  0
6883  *  w(c, s3) =  1
6884  *
6885  */
6886 static int
6887 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6888 {
6889         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6890
6891         if (vdiff <= 0)
6892                 return -1;
6893
6894         gran = wakeup_gran(curr, se);
6895         if (vdiff > gran)
6896                 return 1;
6897
6898         return 0;
6899 }
6900
6901 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6902 {
6903         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6904                 return;
6905
6906         for_each_sched_entity(se)
6907                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6908 }
6909
6910 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6911 {
6912         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6913                 return;
6914
6915         for_each_sched_entity(se)
6916                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6917 }
6918
6919 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6920 {
6921         for_each_sched_entity(se)
6922                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6923 }
6924
6925 /*
6926  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6927  */
6928 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6929 {
6930         struct task_struct *curr = rq->curr;
6931         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6932         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6933         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6934         int next_buddy_marked = 0;
6935
6936         if (unlikely(se == pse))
6937                 return;
6938
6939         /*
6940          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6941          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6942          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6943          * next-buddy nomination below.
6944          */
6945         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6946                 return;
6947
6948         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6949                 set_next_buddy(pse);
6950                 next_buddy_marked = 1;
6951         }
6952
6953         /*
6954          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6955          * wake up path.
6956          *
6957          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6958          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6959          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6960          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6961          * below.
6962          */
6963         if (test_tsk_need_resched(curr))
6964                 return;
6965
6966         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6967         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6968             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6969                 goto preempt;
6970
6971         /*
6972          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6973          * is driven by the tick):
6974          */
6975         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6976                 return;
6977
6978         find_matching_se(&se, &pse);
6979         update_curr(cfs_rq_of(se));
6980         BUG_ON(!pse);
6981         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6982                 /*
6983                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6984                  * triggering this preemption.
6985                  */
6986                 if (!next_buddy_marked)
6987                         set_next_buddy(pse);
6988                 goto preempt;
6989         }
6990
6991         return;
6992
6993 preempt:
6994         resched_curr(rq);
6995         /*
6996          * Only set the backward buddy when the current task is still
6997          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6998          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6999          * point, either of which can * drop the rq lock.
7000          *
7001          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7002          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7003          */
7004         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7005                 return;
7006
7007         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7008                 set_last_buddy(se);
7009 }
7010
7011 static struct task_struct *
7012 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7013 {
7014         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7015         struct sched_entity *se;
7016         struct task_struct *p;
7017         int new_tasks;
7018
7019 again:
7020 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7021         if (!cfs_rq->nr_running)
7022                 goto idle;
7023
7024         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
7025                 goto simple;
7026
7027         /*
7028          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7029          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7030          *
7031          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7032          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7033          */
7034
7035         do {
7036                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7037
7038                 /*
7039                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7040                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7041                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7042                  * forget we've ever seen it.
7043                  */
7044                 if (curr) {
7045                         if (curr->on_rq)
7046                                 update_curr(cfs_rq);
7047                         else
7048                                 curr = NULL;
7049
7050                         /*
7051                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7052                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7053                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
7054                          * be correct.
7055                          */
7056                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7057                                 goto simple;
7058                 }
7059
7060                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7061                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7062         } while (cfs_rq);
7063
7064         p = task_of(se);
7065
7066         /*
7067          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7068          * is a different task than we started out with, try and touch the
7069          * least amount of cfs_rqs.
7070          */
7071         if (prev != p) {
7072                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7073
7074                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7075                         int se_depth = se->depth;
7076                         int pse_depth = pse->depth;
7077
7078                         if (se_depth <= pse_depth) {
7079                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7080                                 pse = parent_entity(pse);
7081                         }
7082                         if (se_depth >= pse_depth) {
7083                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7084                                 se = parent_entity(se);
7085                         }
7086                 }
7087
7088                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7089                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7090         }
7091
7092         if (hrtick_enabled(rq))
7093                 hrtick_start_fair(rq, p);
7094
7095         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
7096
7097         return p;
7098 simple:
7099         cfs_rq = &rq->cfs;
7100 #endif
7101
7102         if (!cfs_rq->nr_running)
7103                 goto idle;
7104
7105         put_prev_task(rq, prev);
7106
7107         do {
7108                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7109                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7110                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7111         } while (cfs_rq);
7112
7113         p = task_of(se);
7114
7115         if (hrtick_enabled(rq))
7116                 hrtick_start_fair(rq, p);
7117
7118         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
7119
7120         return p;
7121
7122 idle:
7123         rq->misfit_task = 0;
7124         /*
7125          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
7126          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
7127          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
7128          * re-start the picking loop.
7129          */
7130         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
7131         new_tasks = idle_balance(rq);
7132         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
7133         /*
7134          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7135          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7136          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7137          */
7138         if (new_tasks < 0)
7139                 return RETRY_TASK;
7140
7141         if (new_tasks > 0)
7142                 goto again;
7143
7144         return NULL;
7145 }
7146
7147 /*
7148  * Account for a descheduled task:
7149  */
7150 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7151 {
7152         struct sched_entity *se = &prev->se;
7153         struct cfs_rq *cfs_rq;
7154
7155         for_each_sched_entity(se) {
7156                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7157                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7158         }
7159 }
7160
7161 /*
7162  * sched_yield() is very simple
7163  *
7164  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7165  */
7166 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7167 {
7168         struct task_struct *curr = rq->curr;
7169         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7170         struct sched_entity *se = &curr->se;
7171
7172         /*
7173          * Are we the only task in the tree?
7174          */
7175         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7176                 return;
7177
7178         clear_buddies(cfs_rq, se);
7179
7180         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7181                 update_rq_clock(rq);
7182                 /*
7183                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7184                  */
7185                 update_curr(cfs_rq);
7186                 /*
7187                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7188                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7189                  * and double the fastpath cost.
7190                  */
7191                 rq_clock_skip_update(rq, true);
7192         }
7193
7194         set_skip_buddy(se);
7195 }
7196
7197 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7198 {
7199         struct sched_entity *se = &p->se;
7200
7201         /* throttled hierarchies are not runnable */
7202         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7203                 return false;
7204
7205         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7206         set_next_buddy(se);
7207
7208         yield_task_fair(rq);
7209
7210         return true;
7211 }
7212
7213 #ifdef CONFIG_SMP
7214 /**************************************************
7215  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7216  *
7217  * BASICS
7218  *
7219  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7220  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7221  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7222  *
7223  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7224  *
7225  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
7226  * W_i,0 is defined as:
7227  *
7228  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7229  *
7230  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
7231  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
7232  *
7233  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7234  * weight:
7235  *
7236  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7237  *
7238  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
7239  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7240  * can also include other factors [XXX].
7241  *
7242  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7243  * directly from (1):
7244  *
7245  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7246  *
7247  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7248  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7249  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7250  *
7251  * [XXX expand on:
7252  *     - infeasible weights;
7253  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7254  *
7255  *
7256  * SCHED DOMAINS
7257  *
7258  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7259  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
7260  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7261  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
7262  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7263  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
7264  * the groups.
7265  *
7266  * This yields:
7267  *
7268  *     log_2 n     1     n
7269  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7270  *     i = 0      2^i   2^i
7271  *                               `- size of each group
7272  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
7273  *         |         `- freq
7274  *         `- sum over all levels
7275  *
7276  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7277  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7278  *
7279  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7280  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
7281  *
7282  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7283  *
7284  *             log_2 n     
7285  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7286  *             k = 0
7287  *
7288  * And you'll find that:
7289  *
7290  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7291  *
7292  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
7293  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7294  * of:
7295  *
7296  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7297  *
7298  *
7299  * WORK CONSERVING
7300  *
7301  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7302  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
7303  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7304  *
7305  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7306  * time.
7307  *
7308  * [XXX more?]
7309  *
7310  *
7311  * CGROUPS
7312  *
7313  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7314  *
7315  *                                s_k,i
7316  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7317  *                                 S_k
7318  *
7319  * Where
7320  *
7321  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7322  *
7323  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
7324  *
7325  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7326  * property.
7327  *
7328  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7329  *      rewrite all of this once again.]
7330  */ 
7331
7332 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7333
7334 enum fbq_type { regular, remote, all };
7335
7336 enum group_type {
7337         group_other = 0,
7338         group_misfit_task,
7339         group_imbalanced,
7340         group_overloaded,
7341 };
7342
7343 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7344 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7345 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7346 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7347
7348 struct lb_env {
7349         struct sched_domain     *sd;
7350
7351         struct rq               *src_rq;
7352         int                     src_cpu;
7353
7354         int                     dst_cpu;
7355         struct rq               *dst_rq;
7356
7357         struct cpumask          *dst_grpmask;
7358         int                     new_dst_cpu;
7359         enum cpu_idle_type      idle;
7360         long                    imbalance;
7361         unsigned int            src_grp_nr_running;
7362         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7363         struct cpumask          *cpus;
7364
7365         unsigned int            flags;
7366
7367         unsigned int            loop;
7368         unsigned int            loop_break;
7369         unsigned int            loop_max;
7370
7371         enum fbq_type           fbq_type;
7372         enum group_type         busiest_group_type;
7373         struct list_head        tasks;
7374 };
7375
7376 /*
7377  * Is this task likely cache-hot:
7378  */
7379 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7380 {
7381         s64 delta;
7382
7383         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7384
7385         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7386                 return 0;
7387
7388         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7389                 return 0;
7390
7391         /*
7392          * Buddy candidates are cache hot:
7393          */
7394         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7395                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7396                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7397                 return 1;
7398
7399         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7400                 return 1;
7401         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7402                 return 0;
7403
7404         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7405
7406         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7407 }
7408
7409 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7410 /*
7411  * Returns 1, if task migration degrades locality
7412  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7413  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7414  */
7415 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7416 {
7417         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7418         unsigned long src_faults, dst_faults;
7419         int src_nid, dst_nid;
7420
7421         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7422                 return -1;
7423
7424         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7425                 return -1;
7426
7427         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7428         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7429
7430         if (src_nid == dst_nid)
7431                 return -1;
7432
7433         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7434         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7435                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7436                         return 1;
7437                 else
7438                         return -1;
7439         }
7440
7441         /* Encourage migration to the preferred node. */
7442         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7443                 return 0;
7444
7445         if (numa_group) {
7446                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7447                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7448         } else {
7449                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7450                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7451         }
7452
7453         return dst_faults < src_faults;
7454 }
7455
7456 #else
7457 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7458                                              struct lb_env *env)
7459 {
7460         return -1;
7461 }
7462 #endif
7463
7464 /*
7465  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7466  */
7467 static
7468 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7469 {
7470         int tsk_cache_hot;
7471
7472         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7473
7474         /*
7475          * We do not migrate tasks that are:
7476          * 1) throttled_lb_pair, or
7477          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7478          * 3) running (obviously), or
7479          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7480          */
7481         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7482                 return 0;
7483
7484         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
7485                 int cpu;
7486
7487                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7488
7489                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7490
7491                 /*
7492                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
7493                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7494                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7495                  *
7496                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
7497                  * one in current iteration.
7498                  */
7499                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7500                         return 0;
7501
7502                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7503                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7504                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
7505                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7506                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7507                                 break;
7508                         }
7509                 }
7510
7511                 return 0;
7512         }
7513
7514         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7515         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7516
7517         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7518                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7519                 return 0;
7520         }
7521
7522         /*
7523          * Aggressive migration if:
7524          * 1) destination numa is preferred
7525          * 2) task is cache cold, or
7526          * 3) too many balance attempts have failed.
7527          */
7528         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7529         if (tsk_cache_hot == -1)
7530                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7531
7532         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7533             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7534                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7535                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
7536                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
7537                 }
7538                 return 1;
7539         }
7540
7541         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7542         return 0;
7543 }
7544
7545 /*
7546  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7547  */
7548 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7549 {
7550         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7551
7552         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
7553         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7554         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
7555         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7556         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
7557 }
7558
7559 /*
7560  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7561  * part of active balancing operations within "domain".
7562  *
7563  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7564  */
7565 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7566 {
7567         struct task_struct *p, *n;
7568
7569         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7570
7571         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7572                 if (!can_migrate_task(p, env))
7573                         continue;
7574
7575                 detach_task(p, env);
7576
7577                 /*
7578                  * Right now, this is only the second place where
7579                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7580                  * so we can safely collect stats here rather than
7581                  * inside detach_tasks().
7582                  */
7583                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
7584                 return p;
7585         }
7586         return NULL;
7587 }
7588
7589 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7590
7591 /*
7592  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7593  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7594  *
7595  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7596  */
7597 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7598 {
7599         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7600         struct task_struct *p;
7601         unsigned long load;
7602         int detached = 0;
7603
7604         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7605
7606         if (env->imbalance <= 0)
7607                 return 0;
7608
7609         while (!list_empty(tasks)) {
7610                 /*
7611                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7612                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7613                  */
7614                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7615                         break;
7616
7617                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7618
7619                 env->loop++;
7620                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7621                 if (env->loop > env->loop_max)
7622                         break;
7623
7624                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7625                 if (env->loop > env->loop_break) {
7626                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7627                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7628                         break;
7629                 }
7630
7631                 if (!can_migrate_task(p, env))
7632                         goto next;
7633
7634                 load = task_h_load(p);
7635
7636                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7637                         goto next;
7638
7639                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7640                         goto next;
7641
7642                 detach_task(p, env);
7643                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7644
7645                 detached++;
7646                 env->imbalance -= load;
7647
7648 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7649                 /*
7650                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7651                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7652                  * the critical section.
7653                  */
7654                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7655                         break;
7656 #endif
7657
7658                 /*
7659                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7660                  * weighted load.
7661                  */
7662                 if (env->imbalance <= 0)
7663                         break;
7664
7665                 continue;
7666 next:
7667                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
7668         }
7669
7670         /*
7671          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7672          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7673          * than inside detach_one_task().
7674          */
7675         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
7676
7677         return detached;
7678 }
7679
7680 /*
7681  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7682  */
7683 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7684 {
7685         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7686
7687         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7688         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7689         activate_task(rq, p, 0);
7690         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7691 }
7692
7693 /*
7694  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7695  * its new rq.
7696  */
7697 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7698 {
7699         raw_spin_lock(&rq->lock);
7700         attach_task(rq, p);
7701         raw_spin_unlock(&rq->lock);
7702 }
7703
7704 /*
7705  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7706  * new rq.
7707  */
7708 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7709 {
7710         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7711         struct task_struct *p;
7712
7713         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
7714
7715         while (!list_empty(tasks)) {
7716                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7717                 list_del_init(&p->se.group_node);
7718
7719                 attach_task(env->dst_rq, p);
7720         }
7721
7722         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
7723 }
7724
7725 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7726 static void update_blocked_averages(int cpu)
7727 {
7728         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7729         struct cfs_rq *cfs_rq;
7730         unsigned long flags;
7731
7732         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7733         update_rq_clock(rq);
7734
7735         /*
7736          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7737          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7738          */
7739         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7740                 /* throttled entities do not contribute to load */
7741                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7742                         continue;
7743
7744                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
7745                                            true))
7746                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7747
7748                 /* Propagate pending load changes to the parent */
7749                 if (cfs_rq->tg->se[cpu])
7750                         update_load_avg(cfs_rq->tg->se[cpu], 0);
7751         }
7752         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7753 }
7754
7755 /*
7756  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7757  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7758  * group is a fraction of its parents load.
7759  */
7760 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7761 {
7762         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7763         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7764         unsigned long now = jiffies;
7765         unsigned long load;
7766
7767         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7768                 return;
7769
7770         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7771         for_each_sched_entity(se) {
7772                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7773                 cfs_rq->h_load_next = se;
7774                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7775                         break;
7776         }
7777
7778         if (!se) {
7779                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7780                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7781         }
7782
7783         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7784                 load = cfs_rq->h_load;
7785                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7786                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7787                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7788                 cfs_rq->h_load = load;
7789                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7790         }
7791 }
7792
7793 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7794 {
7795         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7796
7797         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7798         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7799                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7800 }
7801 #else
7802 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7803 {
7804         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7805         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7806         unsigned long flags;
7807
7808         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7809         update_rq_clock(rq);
7810         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7811         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7812 }
7813
7814 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7815 {
7816         return p->se.avg.load_avg;
7817 }
7818 #endif
7819
7820 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7821
7822 /*
7823  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7824  */
7825 struct sg_lb_stats {
7826         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7827         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7828         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7829         unsigned long load_per_task;
7830         unsigned long group_capacity;
7831         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7832         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7833         unsigned int idle_cpus;
7834         unsigned int group_weight;
7835         enum group_type group_type;
7836         int group_no_capacity;
7837         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7838 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7839         unsigned int nr_numa_running;
7840         unsigned int nr_preferred_running;
7841 #endif
7842 };
7843
7844 /*
7845  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7846  *               during load balancing.
7847  */
7848 struct sd_lb_stats {
7849         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7850         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7851         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7852         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7853         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7854
7855         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7856         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7857 };
7858
7859 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7860 {
7861         /*
7862          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7863          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7864          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7865          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7866          */
7867         *sds = (struct sd_lb_stats){
7868                 .busiest = NULL,
7869                 .local = NULL,
7870                 .total_load = 0UL,
7871                 .total_capacity = 0UL,
7872                 .busiest_stat = {
7873                         .avg_load = 0UL,
7874                         .sum_nr_running = 0,
7875                         .group_type = group_other,
7876                 },
7877         };
7878 }
7879
7880 /**
7881  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7882  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7883  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7884  *
7885  * Return: The load index.
7886  */
7887 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7888                                         enum cpu_idle_type idle)
7889 {
7890         int load_idx;
7891
7892         switch (idle) {
7893         case CPU_NOT_IDLE:
7894                 load_idx = sd->busy_idx;
7895                 break;
7896
7897         case CPU_NEWLY_IDLE:
7898                 load_idx = sd->newidle_idx;
7899                 break;
7900         default:
7901                 load_idx = sd->idle_idx;
7902                 break;
7903         }
7904
7905         return load_idx;
7906 }
7907
7908 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7909 {
7910         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7911         u64 total, used, age_stamp, avg;
7912         s64 delta;
7913
7914         /*
7915          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7916          * we read them once before doing sanity checks on them.
7917          */
7918         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7919         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7920         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7921
7922         if (unlikely(delta < 0))
7923                 delta = 0;
7924
7925         total = sched_avg_period() + delta;
7926
7927         used = div_u64(avg, total);
7928
7929         /*
7930          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7931          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7932          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7933          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7934          */
7935         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7936
7937         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7938                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7939
7940         return 1;
7941 }
7942
7943 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7944 {
7945         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7946         mcc->val = 0;
7947         mcc->cpu = -1;
7948 }
7949
7950 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7951 {
7952         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7953         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7954         struct max_cpu_capacity *mcc;
7955         unsigned long max_capacity;
7956         int max_cap_cpu;
7957         unsigned long flags;
7958
7959         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7960
7961         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7962
7963         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7964         max_capacity = mcc->val;
7965         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7966
7967         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7968             (max_capacity < capacity)) {
7969                 mcc->val = capacity;
7970                 mcc->cpu = cpu;
7971 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7972                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7973                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7974                                 cpu, capacity);
7975                 goto skip_unlock;
7976 #endif
7977         }
7978         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7979
7980 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7981         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7982         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7983
7984         if (!capacity)
7985                 capacity = 1;
7986
7987         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7988         sdg->sgc->capacity = capacity;
7989         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7990         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7991 }
7992
7993 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7994 {
7995         struct sched_domain *child = sd->child;
7996         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7997         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
7998         unsigned long interval;
7999
8000         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8001         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8002         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8003
8004         if (!child) {
8005                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8006                 return;
8007         }
8008
8009         capacity = 0;
8010         max_capacity = 0;
8011         min_capacity = ULONG_MAX;
8012
8013         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8014                 /*
8015                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8016                  * span the current group.
8017                  */
8018
8019                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
8020                         struct sched_group_capacity *sgc;
8021                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8022
8023                         /*
8024                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
8025                          * gets here before we've attached the domains to the
8026                          * runqueues.
8027                          *
8028                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
8029                          * in update_cpu_capacity().
8030                          *
8031                          * This avoids capacity from being 0 and
8032                          * causing divide-by-zero issues on boot.
8033                          */
8034                         if (unlikely(!rq->sd)) {
8035                                 capacity += capacity_of(cpu);
8036                         } else {
8037                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
8038                                 capacity += sgc->capacity;
8039                         }
8040
8041                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
8042                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
8043                 }
8044         } else  {
8045                 /*
8046                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8047                  * span the current group.
8048                  */ 
8049
8050                 group = child->groups;
8051                 do {
8052                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8053
8054                         capacity += sgc->capacity;
8055                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8056                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8057                         group = group->next;
8058                 } while (group != child->groups);
8059         }
8060
8061         sdg->sgc->capacity = capacity;
8062         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8063         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8064 }
8065
8066 /*
8067  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8068  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8069  * Return true is the capacity is reduced
8070  */
8071 static inline int
8072 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8073 {
8074         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8075                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8076 }
8077
8078 /*
8079  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8080  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
8081  *
8082  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
8083  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
8084  * Something like:
8085  *
8086  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8087  *              *     * * *
8088  *
8089  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8090  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8091  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
8092  *
8093  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8094  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8095  * moving tasks due to affinity constraints.
8096  *
8097  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8098  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8099  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8100  * to create an effective group imbalance.
8101  *
8102  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8103  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8104  * subtle and fragile situation.
8105  */
8106
8107 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8108 {
8109         return group->sgc->imbalance;
8110 }
8111
8112 /*
8113  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8114  * be used by some tasks.
8115  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8116  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8117  * available capacity for CFS tasks.
8118  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8119  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8120  * capacity in meaningful for the load balancer.
8121  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8122  * any benefit for the load balance.
8123  */
8124 static inline bool
8125 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8126 {
8127         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8128                 return true;
8129
8130         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8131                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8132                 return true;
8133
8134         return false;
8135 }
8136
8137 /*
8138  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8139  *  handle.
8140  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8141  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8142  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8143  *  false.
8144  */
8145 static inline bool
8146 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8147 {
8148         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8149                 return false;
8150
8151         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8152                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8153                 return true;
8154
8155         return false;
8156 }
8157
8158
8159 /*
8160  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8161  * per-cpu capacity than sched_group ref.
8162  */
8163 static inline bool
8164 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8165 {
8166         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
8167                                                         ref->sgc->max_capacity;
8168 }
8169
8170 static inline enum
8171 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8172                           struct sg_lb_stats *sgs)
8173 {
8174         if (sgs->group_no_capacity)
8175                 return group_overloaded;
8176
8177         if (sg_imbalanced(group))
8178                 return group_imbalanced;
8179
8180         if (sgs->group_misfit_task)
8181                 return group_misfit_task;
8182
8183         return group_other;
8184 }
8185
8186 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8187 /*
8188  * idle load balancing data
8189  *  - used by the nohz balance, but we want it available here
8190  *    so that we can see which CPUs have no tick.
8191  */
8192 static struct {
8193         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8194         atomic_t nr_cpus;
8195         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8196 } nohz ____cacheline_aligned;
8197
8198 static inline void update_cpu_stats_if_tickless(struct rq *rq)
8199 {
8200         /* only called from update_sg_lb_stats when irqs are disabled */
8201         if (cpumask_test_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask)) {
8202                 /* rate limit updates to once-per-jiffie at most */
8203                 if (READ_ONCE(jiffies) <= rq->last_load_update_tick)
8204                         return;
8205
8206                 raw_spin_lock(&rq->lock);
8207                 update_rq_clock(rq);
8208                 update_idle_cpu_load(rq);
8209                 update_cfs_rq_load_avg(rq->clock_task, &rq->cfs, false);
8210                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
8211         }
8212 }
8213
8214 #else
8215 static inline void update_cpu_stats_if_tickless(struct rq *rq) { }
8216 #endif
8217
8218 /**
8219  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8220  * @env: The load balancing environment.
8221  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8222  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8223  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8224  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8225  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8226  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
8227  */
8228 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8229                         struct sched_group *group, int load_idx,
8230                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8231                         bool *overload, bool *overutilized)
8232 {
8233         unsigned long load;
8234         int i, nr_running;
8235
8236         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8237
8238         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8239                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8240
8241                 /* if we are entering idle and there are CPUs with
8242                  * their tick stopped, do an update for them
8243                  */
8244                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8245                         update_cpu_stats_if_tickless(rq);
8246
8247                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
8248                 if (local_group)
8249                         load = target_load(i, load_idx);
8250                 else
8251                         load = source_load(i, load_idx);
8252
8253                 sgs->group_load += load;
8254                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8255                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8256
8257                 nr_running = rq->nr_running;
8258                 if (nr_running > 1)
8259                         *overload = true;
8260
8261 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8262                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8263                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8264 #endif
8265                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
8266                 /*
8267                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8268                  */
8269                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8270                         sgs->idle_cpus++;
8271
8272                 if (cpu_overutilized(i)) {
8273                         *overutilized = true;
8274                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
8275                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
8276                 }
8277         }
8278
8279         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8280         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8281         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8282
8283         if (sgs->sum_nr_running)
8284                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8285
8286         sgs->group_weight = group->group_weight;
8287
8288         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8289         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8290 }
8291
8292 /**
8293  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8294  * @env: The load balancing environment.
8295  * @sds: sched_domain statistics
8296  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8297  * @sgs: sched_group statistics
8298  *
8299  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8300  * busiest group.
8301  *
8302  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8303  * busiest group. %false otherwise.
8304  */
8305 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8306                                    struct sd_lb_stats *sds,
8307                                    struct sched_group *sg,
8308                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8309 {
8310         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8311
8312         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8313                 return true;
8314
8315         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8316                 return false;
8317
8318         /*
8319          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
8320          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
8321          */
8322         if (sgs->group_type == group_other &&
8323             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
8324                 return false;
8325
8326         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8327                 return false;
8328
8329         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8330                 goto asym_packing;
8331
8332         /*
8333          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8334          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8335          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8336          * power/energy consequences are not considered.
8337          */
8338         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8339             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8340                 return false;
8341
8342 asym_packing:
8343         /* This is the busiest node in its class. */
8344         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8345                 return true;
8346
8347         /*
8348          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
8349          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
8350          * higher than ourself as busy.
8351          */
8352         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
8353                 if (!sds->busiest)
8354                         return true;
8355
8356                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
8357                         return true;
8358         }
8359
8360         return false;
8361 }
8362
8363 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8364 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8365 {
8366         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8367                 return regular;
8368         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8369                 return remote;
8370         return all;
8371 }
8372
8373 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8374 {
8375         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8376                 return regular;
8377         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8378                 return remote;
8379         return all;
8380 }
8381 #else
8382 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8383 {
8384         return all;
8385 }
8386
8387 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8388 {
8389         return regular;
8390 }
8391 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8392
8393 #define lb_sd_parent(sd) \
8394         (sd->parent && sd->parent->groups != sd->parent->groups->next)
8395
8396 /**
8397  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8398  * @env: The load balancing environment.
8399  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8400  */
8401 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8402 {
8403         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8404         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8405         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8406         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8407         bool overload = false, overutilized = false;
8408
8409         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8410                 prefer_sibling = 1;
8411
8412         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8413
8414         do {
8415                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8416                 int local_group;
8417
8418                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
8419                 if (local_group) {
8420                         sds->local = sg;
8421                         sgs = &sds->local_stat;
8422
8423                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8424                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8425                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8426                 }
8427
8428                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8429                                                 &overload, &overutilized);
8430
8431                 if (local_group)
8432                         goto next_group;
8433
8434                 /*
8435                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8436                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8437                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8438                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8439                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8440                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8441                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8442                  * the tasks on the system).
8443                  */
8444                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8445                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
8446                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
8447                         sgs->group_no_capacity = 1;
8448                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8449                 }
8450
8451                 /*
8452                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
8453                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
8454                  */
8455                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8456                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
8457                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
8458                         sgs->group_type = group_other;
8459
8460                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8461                         sds->busiest = sg;
8462                         sds->busiest_stat = *sgs;
8463                 }
8464
8465 next_group:
8466                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8467                 sds->total_load += sgs->group_load;
8468                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8469
8470                 sg = sg->next;
8471         } while (sg != env->sd->groups);
8472
8473         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8474                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8475
8476         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
8477
8478         if (!lb_sd_parent(env->sd)) {
8479                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8480                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8481                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8482
8483                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8484                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
8485                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
8486                         trace_sched_overutilized(overutilized);
8487                 }
8488         } else {
8489                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
8490                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
8491                         trace_sched_overutilized(true);
8492                 }
8493         }
8494
8495 }
8496
8497 /**
8498  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8499  *                      sched doman.
8500  *
8501  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8502  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8503  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8504  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8505  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8506  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8507  *
8508  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8509  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8510  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8511  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8512  * number.
8513  *
8514  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8515  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
8516  *
8517  * @env: The load balancing environment.
8518  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8519  */
8520 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8521 {
8522         int busiest_cpu;
8523
8524         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8525                 return 0;
8526
8527         if (!sds->busiest)
8528                 return 0;
8529
8530         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
8531         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
8532                 return 0;
8533
8534         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8535                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8536                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8537
8538         return 1;
8539 }
8540
8541 /**
8542  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8543  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8544  *                      load balancing.
8545  * @env: The load balancing environment.
8546  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8547  */
8548 static inline
8549 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8550 {
8551         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8552         unsigned int imbn = 2;
8553         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8554         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8555
8556         local = &sds->local_stat;
8557         busiest = &sds->busiest_stat;
8558
8559         if (!local->sum_nr_running)
8560                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8561         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8562                 imbn = 1;
8563
8564         scaled_busy_load_per_task =
8565                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8566                 busiest->group_capacity;
8567
8568         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8569             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8570                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8571                 return;
8572         }
8573
8574         /*
8575          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8576          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8577          * moving them.
8578          */
8579
8580         capa_now += busiest->group_capacity *
8581                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8582         capa_now += local->group_capacity *
8583                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8584         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8585
8586         /* Amount of load we'd subtract */
8587         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8588                 capa_move += busiest->group_capacity *
8589                             min(busiest->load_per_task,
8590                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8591         }
8592
8593         /* Amount of load we'd add */
8594         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8595             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8596                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8597                       local->group_capacity;
8598         } else {
8599                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8600                       local->group_capacity;
8601         }
8602         capa_move += local->group_capacity *
8603                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8604         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8605
8606         /* Move if we gain throughput */
8607         if (capa_move > capa_now)
8608                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8609 }
8610
8611 /**
8612  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8613  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8614  * @env: load balance environment
8615  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8616  */
8617 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8618 {
8619         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8620         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8621
8622         local = &sds->local_stat;
8623         busiest = &sds->busiest_stat;
8624
8625         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8626                 /*
8627                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8628                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8629                  */
8630                 busiest->load_per_task =
8631                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8632         }
8633
8634         /*
8635          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
8636          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
8637          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
8638          */
8639         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8640             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8641                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
8642                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8643                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
8644                         return;
8645                 }
8646
8647                 /*
8648                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
8649                  * cycles to maximize throughput
8650                  */
8651                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8652                     local->group_type <= group_misfit_task) {
8653                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
8654                         return;
8655                 }
8656
8657                 env->imbalance = 0;
8658                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8659         }
8660
8661         /*
8662          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
8663          */
8664         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8665             local->group_type   == group_overloaded) {
8666                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
8667                                         SCHED_LOAD_SCALE;
8668                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
8669                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8670                 else
8671                         load_above_capacity = ~0UL;
8672         }
8673
8674         /*
8675          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
8676          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8677          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
8678          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
8679          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
8680          * for the minimum possible imbalance.
8681          */
8682         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8683
8684         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8685         env->imbalance = min(
8686                 max_pull * busiest->group_capacity,
8687                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8688         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8689
8690         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8691         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8692                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8693                                      busiest->group_misfit_task);
8694
8695         /*
8696          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8697          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8698          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8699          * moved
8700          */
8701         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8702                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8703 }
8704
8705 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8706
8707 /**
8708  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8709  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
8710  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
8711  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
8712  * such a group exists.
8713  *
8714  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8715  * to restore balance.
8716  *
8717  * @env: The load balancing environment.
8718  *
8719  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8720  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
8721  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
8722  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
8723  */
8724 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8725 {
8726         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8727         struct sd_lb_stats sds;
8728
8729         init_sd_lb_stats(&sds);
8730
8731         /*
8732          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8733          * this level.
8734          */
8735         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8736
8737         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
8738                 goto out_balanced;
8739
8740         local = &sds.local_stat;
8741         busiest = &sds.busiest_stat;
8742
8743         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8744         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
8745             check_asym_packing(env, &sds))
8746                 return sds.busiest;
8747
8748         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8749         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8750                 goto out_balanced;
8751
8752         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8753                                                 / sds.total_capacity;
8754
8755         /*
8756          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8757          * work because they assume all things are equal, which typically
8758          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8759          */
8760         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8761                 goto force_balance;
8762
8763         /*
8764          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8765          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8766          */
8767         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8768             busiest->group_no_capacity)
8769                 goto force_balance;
8770
8771         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8772         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8773                 goto force_balance;
8774         }
8775
8776         /*
8777          * If the local group is busier than the selected busiest group
8778          * don't try and pull any tasks.
8779          */
8780         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8781                 goto out_balanced;
8782
8783         /*
8784          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8785          * average load.
8786          */
8787         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8788                 goto out_balanced;
8789
8790         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8791                 /*
8792                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8793                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8794                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8795                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8796                  * might end up to just move the imbalance on another group
8797                  */
8798                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8799                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
8800                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
8801                         goto out_balanced;
8802         } else {
8803                 /*
8804                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8805                  * imbalance_pct to be conservative.
8806                  */
8807                 if (100 * busiest->avg_load <=
8808                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8809                         goto out_balanced;
8810         }
8811
8812 force_balance:
8813         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
8814         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8815         calculate_imbalance(env, &sds);
8816         return sds.busiest;
8817
8818 out_balanced:
8819         env->imbalance = 0;
8820         return NULL;
8821 }
8822
8823 /*
8824  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8825  */
8826 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8827                                      struct sched_group *group)
8828 {
8829         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8830         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8831         int i;
8832
8833         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8834                 unsigned long capacity, wl;
8835                 enum fbq_type rt;
8836
8837                 rq = cpu_rq(i);
8838                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8839
8840                 /*
8841                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8842                  *  - regular: there are !numa tasks
8843                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8844                  *  - all:     there is no distinction
8845                  *
8846                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8847                  * ignore those when there's better options.
8848                  *
8849                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8850                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8851                  * queue by moving tasks around inside the node.
8852                  *
8853                  * If we cannot move enough load due to this classification
8854                  * the next pass will adjust the group classification and
8855                  * allow migration of more tasks.
8856                  *
8857                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8858                  */
8859                 if (rt > env->fbq_type)
8860                         continue;
8861
8862                 capacity = capacity_of(i);
8863
8864                 wl = weighted_cpuload(i);
8865
8866                 /*
8867                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8868                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8869                  */
8870
8871                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8872                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8873                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8874                         continue;
8875
8876                 /*
8877                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8878                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8879                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8880                  * potentially running at a lower capacity.
8881                  *
8882                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8883                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8884                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8885                  * our previous maximum.
8886                  */
8887                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8888                         busiest_load = wl;
8889                         busiest_capacity = capacity;
8890                         busiest = rq;
8891                 }
8892         }
8893
8894         return busiest;
8895 }
8896
8897 /*
8898  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8899  * so long as it is large enough.
8900  */
8901 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8902
8903 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8904 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8905
8906 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8907 {
8908         struct sched_domain *sd = env->sd;
8909
8910         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8911
8912                 /*
8913                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8914                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8915                  * lowest numbered CPUs.
8916                  */
8917                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8918                         return 1;
8919         }
8920
8921         /*
8922          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8923          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8924          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8925          * available on dst_cpu.
8926          */
8927         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8928             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8929                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8930                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8931                         return 1;
8932         }
8933
8934         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8935             ((capacity_orig_of(env->src_cpu) < capacity_orig_of(env->dst_cpu))) &&
8936                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8937                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8938                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8939                         return 1;
8940         }
8941
8942         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8943 }
8944
8945 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8946
8947 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8948 {
8949         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8950         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8951         int cpu, balance_cpu = -1;
8952
8953         /*
8954          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8955          * to do the newly idle load balance.
8956          */
8957         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8958                 return 1;
8959
8960         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8961         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8962         /* Try to find first idle cpu */
8963         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8964                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8965                         continue;
8966
8967                 balance_cpu = cpu;
8968                 break;
8969         }
8970
8971         if (balance_cpu == -1)
8972                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8973
8974         /*
8975          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8976          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8977          */
8978         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8979 }
8980
8981 /*
8982  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8983  * tasks if there is an imbalance.
8984  */
8985 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8986                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8987                         int *continue_balancing)
8988 {
8989         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8990         struct sched_domain *sd_parent = lb_sd_parent(sd) ? sd->parent : NULL;
8991         struct sched_group *group;
8992         struct rq *busiest;
8993         unsigned long flags;
8994         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8995
8996         struct lb_env env = {
8997                 .sd             = sd,
8998                 .dst_cpu        = this_cpu,
8999                 .dst_rq         = this_rq,
9000                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
9001                 .idle           = idle,
9002                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9003                 .cpus           = cpus,
9004                 .fbq_type       = all,
9005                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9006         };
9007
9008         /*
9009          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
9010          * other cpus in our group
9011          */
9012         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9013                 env.dst_grpmask = NULL;
9014
9015         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
9016
9017         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
9018
9019 redo:
9020         if (!should_we_balance(&env)) {
9021                 *continue_balancing = 0;
9022                 goto out_balanced;
9023         }
9024
9025         group = find_busiest_group(&env);
9026         if (!group) {
9027                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
9028                 goto out_balanced;
9029         }
9030
9031         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9032         if (!busiest) {
9033                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
9034                 goto out_balanced;
9035         }
9036
9037         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9038
9039         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9040
9041         env.src_cpu = busiest->cpu;
9042         env.src_rq = busiest;
9043
9044         ld_moved = 0;
9045         if (busiest->nr_running > 1) {
9046                 /*
9047                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9048                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9049                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9050                  * correctly treated as an imbalance.
9051                  */
9052                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9053                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9054
9055 more_balance:
9056                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9057                 update_rq_clock(busiest);
9058
9059                 /*
9060                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9061                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9062                  */
9063                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9064
9065                 /*
9066                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9067                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9068                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9069                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9070                  * See task_rq_lock() family for the details.
9071                  */
9072
9073                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
9074
9075                 if (cur_ld_moved) {
9076                         attach_tasks(&env);
9077                         ld_moved += cur_ld_moved;
9078                 }
9079
9080                 local_irq_restore(flags);
9081
9082                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9083                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9084                         goto more_balance;
9085                 }
9086
9087                 /*
9088                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9089                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9090                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9091                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
9092                  * sched_group.
9093                  *
9094                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9095                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9096                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9097                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9098                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9099                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9100                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9101                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9102                  * This however should not happen so much in practice and
9103                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9104                  * excess load moved.
9105                  */
9106                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9107
9108                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
9109                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9110
9111                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9112                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9113                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9114                         env.loop         = 0;
9115                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9116
9117                         /*
9118                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9119                          * need to continue with same src_cpu.
9120                          */
9121                         goto more_balance;
9122                 }
9123
9124                 /*
9125                  * We failed to reach balance because of affinity.
9126                  */
9127                 if (sd_parent) {
9128                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9129
9130                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9131                                 *group_imbalance = 1;
9132                 }
9133
9134                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9135                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9136                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9137                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
9138                                 env.loop = 0;
9139                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9140                                 goto redo;
9141                         }
9142                         goto out_all_pinned;
9143                 }
9144         }
9145
9146         if (!ld_moved) {
9147                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
9148                 /*
9149                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9150                  * We do not want newidle balance, which can be very
9151                  * frequent, pollute the failure counter causing
9152                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9153                  */
9154                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9155                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
9156                                 sd->nr_balance_failed++;
9157
9158                 if (need_active_balance(&env)) {
9159                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9160
9161                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9162                          * if the curr task on busiest cpu can't be
9163                          * moved to this_cpu
9164                          */
9165                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
9166                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
9167                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9168                                                             flags);
9169                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9170                                 goto out_one_pinned;
9171                         }
9172
9173                         /*
9174                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9175                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9176                          * only after active load balance is finished.
9177                          */
9178                         if (!busiest->active_balance) {
9179                                 busiest->active_balance = 1;
9180                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9181                                 active_balance = 1;
9182                         }
9183                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9184
9185                         if (active_balance) {
9186                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9187                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9188                                         &busiest->active_balance_work);
9189                         }
9190
9191                         /*
9192                          * We've kicked active balancing, reset the failure
9193                          * counter.
9194                          */
9195                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9196                 }
9197         } else
9198                 sd->nr_balance_failed = 0;
9199
9200         if (likely(!active_balance)) {
9201                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9202                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9203         } else {
9204                 /*
9205                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9206                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9207                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9208                  * detach_tasks).
9209                  */
9210                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9211                         sd->balance_interval *= 2;
9212         }
9213
9214         goto out;
9215
9216 out_balanced:
9217         /*
9218          * We reach balance although we may have faced some affinity
9219          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9220          */
9221         if (sd_parent) {
9222                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9223
9224                 if (*group_imbalance)
9225                         *group_imbalance = 0;
9226         }
9227
9228 out_all_pinned:
9229         /*
9230          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9231          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9232          * can try to migrate them.
9233          */
9234         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
9235
9236         sd->nr_balance_failed = 0;
9237
9238 out_one_pinned:
9239         /* tune up the balancing interval */
9240         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9241                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9242                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9243                 sd->balance_interval *= 2;
9244
9245         ld_moved = 0;
9246 out:
9247         return ld_moved;
9248 }
9249
9250 static inline unsigned long
9251 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9252 {
9253         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9254
9255         if (cpu_busy)
9256                 interval *= sd->busy_factor;
9257
9258         /* scale ms to jiffies */
9259         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9260         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9261
9262         return interval;
9263 }
9264
9265 static inline void
9266 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
9267 {
9268         unsigned long interval, next;
9269
9270         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
9271         next = sd->last_balance + interval;
9272
9273         if (time_after(*next_balance, next))
9274                 *next_balance = next;
9275 }
9276
9277 /*
9278  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9279  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9280  */
9281 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
9282 {
9283         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9284         int this_cpu = this_rq->cpu;
9285         struct sched_domain *sd;
9286         int pulled_task = 0;
9287         u64 curr_cost = 0;
9288
9289         idle_enter_fair(this_rq);
9290
9291         /*
9292          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9293          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9294          */
9295         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9296
9297         if (!energy_aware() &&
9298             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9299              !this_rq->rd->overload)) {
9300                 rcu_read_lock();
9301                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9302                 if (sd)
9303                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9304                 rcu_read_unlock();
9305
9306                 goto out;
9307         }
9308
9309         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9310
9311         update_blocked_averages(this_cpu);
9312         rcu_read_lock();
9313         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9314                 int continue_balancing = 1;
9315                 u64 t0, domain_cost;
9316
9317                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9318                         continue;
9319
9320                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9321                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9322                         break;
9323                 }
9324
9325                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9326                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9327
9328                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9329                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9330                                                    &continue_balancing);
9331
9332                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9333                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9334                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9335
9336                         curr_cost += domain_cost;
9337                 }
9338
9339                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9340
9341                 /*
9342                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9343                  * now runnable tasks on this rq.
9344                  */
9345                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9346                         break;
9347         }
9348         rcu_read_unlock();
9349
9350         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9351
9352         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9353                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9354
9355         /*
9356          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9357          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9358          * pretend we pulled a task.
9359          */
9360         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9361                 pulled_task = 1;
9362
9363 out:
9364         /* Move the next balance forward */
9365         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9366                 this_rq->next_balance = next_balance;
9367
9368         /* Is there a task of a high priority class? */
9369         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9370                 pulled_task = -1;
9371
9372         if (pulled_task) {
9373                 idle_exit_fair(this_rq);
9374                 this_rq->idle_stamp = 0;
9375         }
9376
9377         return pulled_task;
9378 }
9379
9380 /*
9381  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
9382  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9383  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9384  * avoids physical / logical imbalances.
9385  */
9386 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9387 {
9388         struct rq *busiest_rq = data;
9389         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9390         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9391         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9392         struct sched_domain *sd = NULL;
9393         struct task_struct *p = NULL;
9394         struct task_struct *push_task = NULL;
9395         int push_task_detached = 0;
9396         struct lb_env env = {
9397                 .sd             = sd,
9398                 .dst_cpu        = target_cpu,
9399                 .dst_rq         = target_rq,
9400                 .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9401                 .src_rq         = busiest_rq,
9402                 .idle           = CPU_IDLE,
9403         };
9404
9405         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
9406
9407         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
9408         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9409                      !busiest_rq->active_balance))
9410                 goto out_unlock;
9411
9412         /* Is there any task to move? */
9413         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9414                 goto out_unlock;
9415
9416         /*
9417          * This condition is "impossible", if it occurs
9418          * we need to fix it. Originally reported by
9419          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
9420          */
9421         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9422
9423         push_task = busiest_rq->push_task;
9424         if (push_task) {
9425                 if (task_on_rq_queued(push_task) &&
9426                         task_cpu(push_task) == busiest_cpu &&
9427                                         cpu_online(target_cpu)) {
9428                         detach_task(push_task, &env);
9429                         push_task_detached = 1;
9430                 }
9431                 goto out_unlock;
9432         }
9433
9434         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9435         rcu_read_lock();
9436         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9437                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9438                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9439                                 break;
9440         }
9441
9442         if (likely(sd)) {
9443                 env.sd = sd;
9444                 schedstat_inc(sd, alb_count);
9445                 update_rq_clock(busiest_rq);
9446
9447                 p = detach_one_task(&env);
9448                 if (p)
9449                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
9450                 else
9451                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
9452         }
9453         rcu_read_unlock();
9454 out_unlock:
9455         busiest_rq->active_balance = 0;
9456
9457         if (push_task)
9458                 busiest_rq->push_task = NULL;
9459
9460         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
9461
9462         if (push_task) {
9463                 if (push_task_detached)
9464                         attach_one_task(target_rq, push_task);
9465                 put_task_struct(push_task);
9466         }
9467
9468         if (p)
9469                 attach_one_task(target_rq, p);
9470
9471         local_irq_enable();
9472
9473         return 0;
9474 }
9475
9476 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9477 {
9478         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9479 }
9480
9481 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9482 /*
9483  * idle load balancing details
9484  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9485  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9486  *   load balancing for all the idle CPUs.
9487  */
9488 static inline int find_new_ilb(void)
9489 {
9490         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9491
9492         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9493                 return ilb;
9494
9495         return nr_cpu_ids;
9496 }
9497
9498 /*
9499  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9500  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9501  * CPU (if there is one).
9502  */
9503 static void nohz_balancer_kick(void)
9504 {
9505         int ilb_cpu;
9506
9507         nohz.next_balance++;
9508
9509         ilb_cpu = find_new_ilb();
9510
9511         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9512                 return;
9513
9514         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
9515                 return;
9516         /*
9517          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9518          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
9519          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9520          * will be run before returning from the IPI.
9521          */
9522         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9523         return;
9524 }
9525
9526 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
9527 {
9528         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
9529                 /*
9530                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
9531                  */
9532                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
9533                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9534                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9535                 }
9536                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9537         }
9538 }
9539
9540 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
9541 {
9542         struct sched_domain *sd;
9543         int cpu = smp_processor_id();
9544
9545         rcu_read_lock();
9546         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9547
9548         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9549                 goto unlock;
9550         sd->nohz_idle = 0;
9551
9552         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
9553 unlock:
9554         rcu_read_unlock();
9555 }
9556
9557 void set_cpu_sd_state_idle(void)
9558 {
9559         struct sched_domain *sd;
9560         int cpu = smp_processor_id();
9561
9562         rcu_read_lock();
9563         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9564
9565         if (!sd || sd->nohz_idle)
9566                 goto unlock;
9567         sd->nohz_idle = 1;
9568
9569         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
9570 unlock:
9571         rcu_read_unlock();
9572 }
9573
9574 /*
9575  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
9576  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9577  */
9578 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9579 {
9580         /*
9581          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
9582          */
9583         if (!cpu_active(cpu))
9584                 return;
9585
9586         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
9587                 return;
9588
9589         /*
9590          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
9591          */
9592         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
9593                 return;
9594
9595         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9596         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9597         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9598 }
9599
9600 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
9601                                         unsigned long action, void *hcpu)
9602 {
9603         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
9604         case CPU_DYING:
9605                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
9606                 return NOTIFY_OK;
9607         default:
9608                 return NOTIFY_DONE;
9609         }
9610 }
9611 #endif
9612
9613 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9614
9615 /*
9616  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9617  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9618  */
9619 void update_max_interval(void)
9620 {
9621         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9622 }
9623
9624 /*
9625  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9626  * and initiates a balancing operation if so.
9627  *
9628  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9629  */
9630 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9631 {
9632         int continue_balancing = 1;
9633         int cpu = rq->cpu;
9634         unsigned long interval;
9635         struct sched_domain *sd;
9636         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9637         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9638         int update_next_balance = 0;
9639         int need_serialize, need_decay = 0;
9640         u64 max_cost = 0;
9641
9642         update_blocked_averages(cpu);
9643
9644         rcu_read_lock();
9645         for_each_domain(cpu, sd) {
9646                 /*
9647                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9648                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9649                  */
9650                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9651                         sd->max_newidle_lb_cost =
9652                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9653                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9654                         need_decay = 1;
9655                 }
9656                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9657
9658                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9659                         continue;
9660
9661                 /*
9662                  * Stop the load balance at this level. There is another
9663                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9664                  * actively.
9665                  */
9666                 if (!continue_balancing) {
9667                         if (need_decay)
9668                                 continue;
9669                         break;
9670                 }
9671
9672                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9673
9674                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9675                 if (need_serialize) {
9676                         if (!spin_trylock(&balancing))
9677                                 goto out;
9678                 }
9679
9680                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9681                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9682                                 /*
9683                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9684                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9685                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9686                                  */
9687                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9688                         }
9689                         sd->last_balance = jiffies;
9690                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9691                 }
9692                 if (need_serialize)
9693                         spin_unlock(&balancing);
9694 out:
9695                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9696                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9697                         update_next_balance = 1;
9698                 }
9699         }
9700         if (need_decay) {
9701                 /*
9702                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9703                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9704                  */
9705                 rq->max_idle_balance_cost =
9706                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9707         }
9708         rcu_read_unlock();
9709
9710         /*
9711          * next_balance will be updated only when there is a need.
9712          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9713          * updated.
9714          */
9715         if (likely(update_next_balance)) {
9716                 rq->next_balance = next_balance;
9717
9718 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9719                 /*
9720                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9721                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9722                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9723                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9724                  * balance for itself and we need to update the
9725                  * nohz.next_balance accordingly.
9726                  */
9727                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9728                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9729 #endif
9730         }
9731 }
9732
9733 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9734 /*
9735  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9736  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9737  */
9738 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9739 {
9740         int this_cpu = this_rq->cpu;
9741         struct rq *rq;
9742         int balance_cpu;
9743         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9744         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9745         int update_next_balance = 0;
9746
9747         if (idle != CPU_IDLE ||
9748             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9749                 goto end;
9750
9751         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9752                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9753                         continue;
9754
9755                 /*
9756                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9757                  * work being done for other cpus. Next load
9758                  * balancing owner will pick it up.
9759                  */
9760                 if (need_resched())
9761                         break;
9762
9763                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9764
9765                 /*
9766                  * If time for next balance is due,
9767                  * do the balance.
9768                  */
9769                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9770                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9771                         update_rq_clock(rq);
9772                         update_idle_cpu_load(rq);
9773                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9774                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9775                 }
9776
9777                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9778                         next_balance = rq->next_balance;
9779                         update_next_balance = 1;
9780                 }
9781         }
9782
9783         /*
9784          * next_balance will be updated only when there is a need.
9785          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9786          * updated.
9787          */
9788         if (likely(update_next_balance))
9789                 nohz.next_balance = next_balance;
9790 end:
9791         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9792 }
9793
9794 /*
9795  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9796  * of an idle cpu in the system.
9797  *   - This rq has more than one task.
9798  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9799  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9800  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9801  *     multiple busy cpu.
9802  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9803  *     domain span are idle.
9804  */
9805 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9806 {
9807         unsigned long now = jiffies;
9808         struct sched_domain *sd;
9809         struct sched_group_capacity *sgc;
9810         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
9811         bool kick = false;
9812
9813         if (unlikely(rq->idle_balance))
9814                 return false;
9815
9816        /*
9817         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9818         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9819         */
9820         set_cpu_sd_state_busy();
9821         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9822
9823         /*
9824          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9825          * balancing.
9826          */
9827         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9828                 return false;
9829
9830         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9831                 return false;
9832
9833         if (rq->nr_running >= 2 &&
9834             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9835                 return true;
9836
9837         /* Do idle load balance if there have misfit task */
9838         if (energy_aware())
9839                 return rq->misfit_task;
9840
9841         rcu_read_lock();
9842         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9843         if (sd) {
9844                 sgc = sd->groups->sgc;
9845                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9846
9847                 if (nr_busy > 1) {
9848                         kick = true;
9849                         goto unlock;
9850                 }
9851
9852         }
9853
9854         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9855         if (sd) {
9856                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9857                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9858                         kick = true;
9859                         goto unlock;
9860                 }
9861         }
9862
9863         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9864         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9865                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9866                 kick = true;
9867                 goto unlock;
9868         }
9869
9870 unlock:
9871         rcu_read_unlock();
9872         return kick;
9873 }
9874 #else
9875 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9876 #endif
9877
9878 /*
9879  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9880  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9881  */
9882 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9883 {
9884         struct rq *this_rq = this_rq();
9885         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9886                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9887
9888         /*
9889          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9890          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9891          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9892          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9893          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9894          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9895          */
9896         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9897         rebalance_domains(this_rq, idle);
9898 }
9899
9900 /*
9901  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9902  */
9903 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9904 {
9905         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9906         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9907                 return;
9908
9909         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9910                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9911 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9912         if (nohz_kick_needed(rq))
9913                 nohz_balancer_kick();
9914 #endif
9915 }
9916
9917 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9918 {
9919         update_sysctl();
9920
9921         update_runtime_enabled(rq);
9922 }
9923
9924 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9925 {
9926         update_sysctl();
9927
9928         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9929         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9930 }
9931
9932 static inline int
9933 kick_active_balance(struct rq *rq, struct task_struct *p, int new_cpu)
9934 {
9935         int rc = 0;
9936
9937         /* Invoke active balance to force migrate currently running task */
9938         raw_spin_lock(&rq->lock);
9939         if (!rq->active_balance) {
9940                 rq->active_balance = 1;
9941                 rq->push_cpu = new_cpu;
9942                 get_task_struct(p);
9943                 rq->push_task = p;
9944                 rc = 1;
9945         }
9946         raw_spin_unlock(&rq->lock);
9947
9948         return rc;
9949 }
9950
9951 void check_for_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9952 {
9953         int new_cpu;
9954         int active_balance;
9955         int cpu = task_cpu(p);
9956
9957         if (energy_aware() && rq->misfit_task) {
9958                 if (rq->curr->state != TASK_RUNNING ||
9959                     rq->curr->nr_cpus_allowed == 1)
9960                         return;
9961
9962                 new_cpu = select_energy_cpu_brute(p, cpu, 0);
9963                 if (capacity_orig_of(new_cpu) > capacity_orig_of(cpu)) {
9964                         active_balance = kick_active_balance(rq, p, new_cpu);
9965                         if (active_balance)
9966                                 stop_one_cpu_nowait(cpu,
9967                                                 active_load_balance_cpu_stop,
9968                                                 rq, &rq->active_balance_work);
9969                 }
9970         }
9971 }
9972
9973 #endif /* CONFIG_SMP */
9974
9975 /*
9976  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9977  */
9978 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9979 {
9980         struct cfs_rq *cfs_rq;
9981         struct sched_entity *se = &curr->se;
9982
9983         for_each_sched_entity(se) {
9984                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9985                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9986         }
9987
9988         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9989                 task_tick_numa(rq, curr);
9990
9991 #ifdef CONFIG_SMP
9992         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9993                 rq->rd->overutilized = true;
9994                 trace_sched_overutilized(true);
9995         }
9996
9997         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9998 #endif
9999
10000 }
10001
10002 /*
10003  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10004  *  - child not yet on the tasklist
10005  *  - preemption disabled
10006  */
10007 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10008 {
10009         struct cfs_rq *cfs_rq;
10010         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10011         struct rq *rq = this_rq();
10012
10013         raw_spin_lock(&rq->lock);
10014         update_rq_clock(rq);
10015
10016         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10017         curr = cfs_rq->curr;
10018         if (curr) {
10019                 update_curr(cfs_rq);
10020                 se->vruntime = curr->vruntime;
10021         }
10022         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10023
10024         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10025                 /*
10026                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10027                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10028                  */
10029                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10030                 resched_curr(rq);
10031         }
10032
10033         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10034         raw_spin_unlock(&rq->lock);
10035 }
10036
10037 /*
10038  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10039  * the current task.
10040  */
10041 static void
10042 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10043 {
10044         if (!task_on_rq_queued(p))
10045                 return;
10046
10047         /*
10048          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10049          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10050          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10051          */
10052         if (rq->curr == p) {
10053                 if (p->prio > oldprio)
10054                         resched_curr(rq);
10055         } else
10056                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10057 }
10058
10059 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10060 {
10061         struct sched_entity *se = &p->se;
10062
10063         /*
10064          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10065          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10066          * vruntime.
10067          */
10068         if (p->on_rq)
10069                 return true;
10070
10071         /*
10072          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10073          * But there are some cases where it has already been normalized:
10074          *
10075          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10076          *   wake_up_new_task().
10077          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10078          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10079          */
10080         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
10081                 return true;
10082
10083         return false;
10084 }
10085
10086 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10087 /*
10088  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10089  * visible to the root
10090  */
10091 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10092 {
10093         struct cfs_rq *cfs_rq;
10094
10095         /* Start to propagate at parent */
10096         se = se->parent;
10097
10098         for_each_sched_entity(se) {
10099                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10100
10101                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10102                         break;
10103
10104                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
10105         }
10106 }
10107 #else
10108 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10109 #endif
10110
10111 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10112 {
10113         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10114
10115         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10116         update_load_avg(se, 0);
10117         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10118         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10119         propagate_entity_cfs_rq(se);
10120 }
10121
10122 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10123 {
10124         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10125
10126 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10127         /*
10128          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10129          * class maintain depth value), reset depth properly.
10130          */
10131         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10132 #endif
10133
10134         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10135         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10136         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10137         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10138         propagate_entity_cfs_rq(se);
10139 }
10140
10141 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10142 {
10143         struct sched_entity *se = &p->se;
10144         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10145
10146         if (!vruntime_normalized(p)) {
10147                 /*
10148                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10149                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10150                  */
10151                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10152                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10153         }
10154
10155         detach_entity_cfs_rq(se);
10156 }
10157
10158 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10159 {
10160         struct sched_entity *se = &p->se;
10161         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10162
10163         attach_entity_cfs_rq(se);
10164
10165         if (!vruntime_normalized(p))
10166                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10167 }
10168
10169 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10170 {
10171         detach_task_cfs_rq(p);
10172 }
10173
10174 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10175 {
10176         attach_task_cfs_rq(p);
10177
10178         if (task_on_rq_queued(p)) {
10179                 /*
10180                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10181                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10182                  * if we can still preempt the current task.
10183                  */
10184                 if (rq->curr == p)
10185                         resched_curr(rq);
10186                 else
10187                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10188         }
10189 }
10190
10191 /* Account for a task changing its policy or group.
10192  *
10193  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10194  * migrates between groups/classes.
10195  */
10196 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10197 {
10198         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10199
10200         for_each_sched_entity(se) {
10201                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10202
10203                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10204                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10205                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10206         }
10207 }
10208
10209 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10210 {
10211         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
10212         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10213 #ifndef CONFIG_64BIT
10214         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10215 #endif
10216 #ifdef CONFIG_SMP
10217 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10218         cfs_rq->propagate_avg = 0;
10219 #endif
10220         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
10221         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
10222 #endif
10223 }
10224
10225 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10226 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10227 {
10228         struct sched_entity *se = &p->se;
10229
10230         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10231         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10232 }
10233
10234 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10235 {
10236         detach_task_cfs_rq(p);
10237         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10238
10239 #ifdef CONFIG_SMP
10240         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10241         p->se.avg.last_update_time = 0;
10242 #endif
10243         attach_task_cfs_rq(p);
10244 }
10245
10246 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10247 {
10248         switch (type) {
10249         case TASK_SET_GROUP:
10250                 task_set_group_fair(p);
10251                 break;
10252
10253         case TASK_MOVE_GROUP:
10254                 task_move_group_fair(p);
10255                 break;
10256         }
10257 }
10258
10259 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10260 {
10261         int i;
10262
10263         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10264
10265         for_each_possible_cpu(i) {
10266                 if (tg->cfs_rq)
10267                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10268                 if (tg->se) {
10269                         if (tg->se[i])
10270                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
10271                         kfree(tg->se[i]);
10272                 }
10273         }
10274
10275         kfree(tg->cfs_rq);
10276         kfree(tg->se);
10277 }
10278
10279 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10280 {
10281         struct sched_entity *se;
10282         struct cfs_rq *cfs_rq;
10283         struct rq *rq;
10284         int i;
10285
10286         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10287         if (!tg->cfs_rq)
10288                 goto err;
10289         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10290         if (!tg->se)
10291                 goto err;
10292
10293         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10294
10295         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10296
10297         for_each_possible_cpu(i) {
10298                 rq = cpu_rq(i);
10299
10300                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10301                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10302                 if (!cfs_rq)
10303                         goto err;
10304
10305                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10306                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10307                 if (!se)
10308                         goto err_free_rq;
10309
10310                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10311                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10312                 init_entity_runnable_average(se);
10313
10314                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10315                 post_init_entity_util_avg(se);
10316                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10317         }
10318
10319         return 1;
10320
10321 err_free_rq:
10322         kfree(cfs_rq);
10323 err:
10324         return 0;
10325 }
10326
10327 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
10328 {
10329         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10330         unsigned long flags;
10331
10332         /*
10333         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10334         * check on_list without danger of it being re-added.
10335         */
10336         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10337                 return;
10338
10339         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10340         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10341         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10342 }
10343
10344 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10345                         struct sched_entity *se, int cpu,
10346                         struct sched_entity *parent)
10347 {
10348         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10349
10350         cfs_rq->tg = tg;
10351         cfs_rq->rq = rq;
10352         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10353
10354         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10355         tg->se[cpu] = se;
10356
10357         /* se could be NULL for root_task_group */
10358         if (!se)
10359                 return;
10360
10361         if (!parent) {
10362                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10363                 se->depth = 0;
10364         } else {
10365                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10366                 se->depth = parent->depth + 1;
10367         }
10368
10369         se->my_q = cfs_rq;
10370         /* guarantee group entities always have weight */
10371         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10372         se->parent = parent;
10373 }
10374
10375 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10376
10377 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10378 {
10379         int i;
10380         unsigned long flags;
10381
10382         /*
10383          * We can't change the weight of the root cgroup.
10384          */
10385         if (!tg->se[0])
10386                 return -EINVAL;
10387
10388         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10389
10390         mutex_lock(&shares_mutex);
10391         if (tg->shares == shares)
10392                 goto done;
10393
10394         tg->shares = shares;
10395         for_each_possible_cpu(i) {
10396                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10397                 struct sched_entity *se;
10398
10399                 se = tg->se[i];
10400                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10401                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10402
10403                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
10404                 update_rq_clock(rq);
10405                 for_each_sched_entity(se) {
10406                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
10407                         update_cfs_shares(se);
10408                 }
10409                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10410         }
10411
10412 done:
10413         mutex_unlock(&shares_mutex);
10414         return 0;
10415 }
10416 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10417
10418 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10419
10420 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10421 {
10422         return 1;
10423 }
10424
10425 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
10426
10427 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10428
10429
10430 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10431 {
10432         struct sched_entity *se = &task->se;
10433         unsigned int rr_interval = 0;
10434
10435         /*
10436          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10437          * idle runqueue:
10438          */
10439         if (rq->cfs.load.weight)
10440                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10441
10442         return rr_interval;
10443 }
10444
10445 /*
10446  * All the scheduling class methods:
10447  */
10448 const struct sched_class fair_sched_class = {
10449         .next                   = &idle_sched_class,
10450         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10451         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10452         .yield_task             = yield_task_fair,
10453         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10454
10455         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10456
10457         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10458         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10459
10460 #ifdef CONFIG_SMP
10461         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10462         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10463
10464         .rq_online              = rq_online_fair,
10465         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10466
10467         .task_waking            = task_waking_fair,
10468         .task_dead              = task_dead_fair,
10469         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10470 #endif
10471
10472         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10473         .task_tick              = task_tick_fair,
10474         .task_fork              = task_fork_fair,
10475
10476         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10477         .switched_from          = switched_from_fair,
10478         .switched_to            = switched_to_fair,
10479
10480         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10481
10482         .update_curr            = update_curr_fair,
10483
10484 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10485         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10486 #endif
10487 };
10488
10489 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10490 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10491 {
10492         struct cfs_rq *cfs_rq;
10493
10494         rcu_read_lock();
10495         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
10496                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10497         rcu_read_unlock();
10498 }
10499
10500 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10501 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10502 {
10503         int node;
10504         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10505
10506         for_each_online_node(node) {
10507                 if (p->numa_faults) {
10508                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10509                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10510                 }
10511                 if (p->numa_group) {
10512                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10513                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10514                 }
10515                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10516         }
10517 }
10518 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10519 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10520
10521 __init void init_sched_fair_class(void)
10522 {
10523 #ifdef CONFIG_SMP
10524         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10525
10526 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10527         nohz.next_balance = jiffies;
10528         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10529         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
10530 #endif
10531 #endif /* SMP */
10532
10533 }