OSDN Git Service

eabbf6b10b449b6fe7ec72239d21c0dfdd36fd35
[android-x86/kernel.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         if (!cfs_rq->on_list) {
288                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
289                 int cpu = cpu_of(rq);
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases and a special case for the root
295                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
296                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
297                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
301                         /*
302                          * If parent is already on the list, we add the child
303                          * just before. Thanks to circular linked property of
304                          * the list, this means to put the child at the tail
305                          * of the list that starts by parent.
306                          */
307                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
308                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
309                         /*
310                          * The branch is now connected to its tree so we can
311                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
312                          * list.
313                          */
314                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
315                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
316                         /*
317                          * cfs rq without parent should be put
318                          * at the tail of the list.
319                          */
320                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
321                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
322                         /*
323                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
324                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
325                          */
326                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
327                 } else {
328                         /*
329                          * The parent has not already been added so we want to
330                          * make sure that it will be put after us.
331                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
332                          * where we will add parent.
333                          */
334                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                                 rq->tmp_alone_branch);
336                         /*
337                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
338                          * of the branch
339                          */
340                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 }
342
343                 cfs_rq->on_list = 1;
344         }
345 }
346
347 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
348 {
349         if (cfs_rq->on_list) {
350                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
351                 cfs_rq->on_list = 0;
352         }
353 }
354
355 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
356 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
357         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
358                                  leaf_cfs_rq_list)
359
360 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
361 static inline struct cfs_rq *
362 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
363 {
364         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
365                 return se->cfs_rq;
366
367         return NULL;
368 }
369
370 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
371 {
372         return se->parent;
373 }
374
375 static void
376 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
377 {
378         int se_depth, pse_depth;
379
380         /*
381          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
382          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
383          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
384          * parent.
385          */
386
387         /* First walk up until both entities are at same depth */
388         se_depth = (*se)->depth;
389         pse_depth = (*pse)->depth;
390
391         while (se_depth > pse_depth) {
392                 se_depth--;
393                 *se = parent_entity(*se);
394         }
395
396         while (pse_depth > se_depth) {
397                 pse_depth--;
398                 *pse = parent_entity(*pse);
399         }
400
401         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
402                 *se = parent_entity(*se);
403                 *pse = parent_entity(*pse);
404         }
405 }
406
407 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
408
409 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
410 {
411         return container_of(se, struct task_struct, se);
412 }
413
414 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
415 {
416         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
417 }
418
419
420 #define for_each_sched_entity(se) \
421                 for (; se; se = NULL)
422
423 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
424 {
425         return &task_rq(p)->cfs;
426 }
427
428 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
429 {
430         struct task_struct *p = task_of(se);
431         struct rq *rq = task_rq(p);
432
433         return &rq->cfs;
434 }
435
436 /* runqueue "owned" by this group */
437 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
438 {
439         return NULL;
440 }
441
442 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
443 {
444 }
445
446 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
447 {
448 }
449
450 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
451                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
452
453 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void
459 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
460 {
461 }
462
463 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
464
465 static __always_inline
466 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
467
468 /**************************************************************
469  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
470  */
471
472 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
473 {
474         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
475         if (delta > 0)
476                 max_vruntime = vruntime;
477
478         return max_vruntime;
479 }
480
481 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
482 {
483         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
484         if (delta < 0)
485                 min_vruntime = vruntime;
486
487         return min_vruntime;
488 }
489
490 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
491                                 struct sched_entity *b)
492 {
493         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
494 }
495
496 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
497 {
498         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
499         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
500
501         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
502
503         if (curr) {
504                 if (curr->on_rq)
505                         vruntime = curr->vruntime;
506                 else
507                         curr = NULL;
508         }
509
510         if (leftmost) { /* non-empty tree */
511                 struct sched_entity *se;
512                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
513
514                 if (!curr)
515                         vruntime = se->vruntime;
516                 else
517                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
518         }
519
520         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
521         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
522 #ifndef CONFIG_64BIT
523         smp_wmb();
524         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
525 #endif
526 }
527
528 /*
529  * Enqueue an entity into the rb-tree:
530  */
531 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
532 {
533         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
534         struct rb_node *parent = NULL;
535         struct sched_entity *entry;
536         bool leftmost = true;
537
538         /*
539          * Find the right place in the rbtree:
540          */
541         while (*link) {
542                 parent = *link;
543                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
544                 /*
545                  * We dont care about collisions. Nodes with
546                  * the same key stay together.
547                  */
548                 if (entity_before(se, entry)) {
549                         link = &parent->rb_left;
550                 } else {
551                         link = &parent->rb_right;
552                         leftmost = false;
553                 }
554         }
555
556         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
557         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
558                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
559 }
560
561 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
562 {
563         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
564 }
565
566 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
567 {
568         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
569
570         if (!left)
571                 return NULL;
572
573         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
574 }
575
576 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
577 {
578         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
579
580         if (!next)
581                 return NULL;
582
583         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
584 }
585
586 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
587 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
588 {
589         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
590
591         if (!last)
592                 return NULL;
593
594         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
595 }
596
597 /**************************************************************
598  * Scheduling class statistics methods:
599  */
600
601 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
602                 void __user *buffer, size_t *lenp,
603                 loff_t *ppos)
604 {
605         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
606         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
607
608         if (ret || !write)
609                 return ret;
610
611         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
612                                         sysctl_sched_min_granularity);
613
614 #define WRT_SYSCTL(name) \
615         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
616         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
617         WRT_SYSCTL(sched_latency);
618         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
619 #undef WRT_SYSCTL
620
621         return 0;
622 }
623 #endif
624
625 /*
626  * delta /= w
627  */
628 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
629 {
630         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
631                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
632
633         return delta;
634 }
635
636 /*
637  * The idea is to set a period in which each task runs once.
638  *
639  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
640  * this period because otherwise the slices get too small.
641  *
642  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
643  */
644 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
645 {
646         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
647                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
648         else
649                 return sysctl_sched_latency;
650 }
651
652 /*
653  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
654  * proportional to the weight.
655  *
656  * s = p*P[w/rw]
657  */
658 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
659 {
660         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
661
662         for_each_sched_entity(se) {
663                 struct load_weight *load;
664                 struct load_weight lw;
665
666                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
667                 load = &cfs_rq->load;
668
669                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
670                         lw = cfs_rq->load;
671
672                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
673                         load = &lw;
674                 }
675                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
676         }
677         return slice;
678 }
679
680 /*
681  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
682  *
683  * vs = s/w
684  */
685 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
686 {
687         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
688 }
689
690 #ifdef CONFIG_SMP
691 #include "pelt.h"
692 #include "sched-pelt.h"
693
694 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
695 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
696
697 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
698 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
699 {
700         struct sched_avg *sa = &se->avg;
701
702         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
703
704         /*
705          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
706          * they get a chance to stabilize to their real load level.
707          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
708          * nothing has been attached to the task group yet.
709          */
710         if (entity_is_task(se))
711                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
712
713         se->runnable_weight = se->load.weight;
714
715         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
716 }
717
718 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
719 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
720
721 /*
722  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
723  * based on the cfs_rq's current util_avg:
724  *
725  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
726  *
727  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
728  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
729  * as when the series is a harmonic series.
730  *
731  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
732  * only 1/2 of the left utilization budget:
733  *
734  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
735  *
736  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
737  *
738  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
739  * the beginning would be like:
740  *
741  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
742  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
743  *
744  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
745  * if util_avg > util_avg_cap.
746  */
747 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
748 {
749         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
750         struct sched_avg *sa = &se->avg;
751         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
752         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
753
754         if (cap > 0) {
755                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
756                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
757                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
758
759                         if (sa->util_avg > cap)
760                                 sa->util_avg = cap;
761                 } else {
762                         sa->util_avg = cap;
763                 }
764         }
765
766         if (entity_is_task(se)) {
767                 struct task_struct *p = task_of(se);
768                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
769                         /*
770                          * For !fair tasks do:
771                          *
772                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
773                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
774                         switched_from_fair(rq, p);
775                          *
776                          * such that the next switched_to_fair() has the
777                          * expected state.
778                          */
779                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
780                         return;
781                 }
782         }
783
784         attach_entity_cfs_rq(se);
785 }
786
787 #else /* !CONFIG_SMP */
788 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
789 {
790 }
791 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
792 {
793 }
794 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
795 {
796 }
797 #endif /* CONFIG_SMP */
798
799 /*
800  * Update the current task's runtime statistics.
801  */
802 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
803 {
804         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
805         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
806         u64 delta_exec;
807
808         if (unlikely(!curr))
809                 return;
810
811         delta_exec = now - curr->exec_start;
812         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
813                 return;
814
815         curr->exec_start = now;
816
817         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
818                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
819
820         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
821         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
822
823         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
824         update_min_vruntime(cfs_rq);
825
826         if (entity_is_task(curr)) {
827                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
828
829                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
830                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
831                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
832         }
833
834         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
835 }
836
837 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
838 {
839         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
840 }
841
842 static inline void
843 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
844 {
845         u64 wait_start, prev_wait_start;
846
847         if (!schedstat_enabled())
848                 return;
849
850         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
851         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
852
853         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
854             likely(wait_start > prev_wait_start))
855                 wait_start -= prev_wait_start;
856
857         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
858 }
859
860 static inline void
861 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         struct task_struct *p;
864         u64 delta;
865
866         if (!schedstat_enabled())
867                 return;
868
869         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
870
871         if (entity_is_task(se)) {
872                 p = task_of(se);
873                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
874                         /*
875                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
876                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
877                          * prior to migration.
878                          */
879                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
880                         return;
881                 }
882                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
883         }
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
886                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
887         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
888         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
889         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
890 }
891
892 static inline void
893 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         struct task_struct *tsk = NULL;
896         u64 sleep_start, block_start;
897
898         if (!schedstat_enabled())
899                 return;
900
901         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
902         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
903
904         if (entity_is_task(se))
905                 tsk = task_of(se);
906
907         if (sleep_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
914                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
915
916                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
917                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
921                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
922                 }
923         }
924         if (block_start) {
925                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
926
927                 if ((s64)delta < 0)
928                         delta = 0;
929
930                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
931                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
932
933                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
934                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
935
936                 if (tsk) {
937                         if (tsk->in_iowait) {
938                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
939                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
940                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
941                         }
942
943                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
944
945                         /*
946                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
947                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
948                          * amount of time that the task spent sleeping:
949                          */
950                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
951                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
952                                                 (void *)get_wchan(tsk),
953                                                 delta >> 20);
954                         }
955                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
956                 }
957         }
958 }
959
960 /*
961  * Task is being enqueued - update stats:
962  */
963 static inline void
964 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966         if (!schedstat_enabled())
967                 return;
968
969         /*
970          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
971          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
972          */
973         if (se != cfs_rq->curr)
974                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
975
976         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
977                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
978 }
979
980 static inline void
981 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
982 {
983
984         if (!schedstat_enabled())
985                 return;
986
987         /*
988          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
989          * waiting task:
990          */
991         if (se != cfs_rq->curr)
992                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
993
994         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
995                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
996
997                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
998                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
999                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1000                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1001                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1002                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1003         }
1004 }
1005
1006 /*
1007  * We are picking a new current task - update its stats:
1008  */
1009 static inline void
1010 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1011 {
1012         /*
1013          * We are starting a new run period:
1014          */
1015         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1016 }
1017
1018 /**************************************************
1019  * Scheduling class queueing methods:
1020  */
1021
1022 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1023 /*
1024  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1025  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1026  * numa_balancing_scan_size.
1027  */
1028 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1029 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1030
1031 /* Portion of address space to scan in MB */
1032 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1033
1034 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1035 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1036
1037 struct numa_group {
1038         atomic_t refcount;
1039
1040         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1041         int nr_tasks;
1042         pid_t gid;
1043         int active_nodes;
1044
1045         struct rcu_head rcu;
1046         unsigned long total_faults;
1047         unsigned long max_faults_cpu;
1048         /*
1049          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1050          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1051          * more by CPU use than by memory faults.
1052          */
1053         unsigned long *faults_cpu;
1054         unsigned long faults[0];
1055 };
1056
1057 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1058 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1059
1060 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1061 {
1062         unsigned long rss = 0;
1063         unsigned long nr_scan_pages;
1064
1065         /*
1066          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1067          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1068          * on resident pages
1069          */
1070         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1071         rss = get_mm_rss(p->mm);
1072         if (!rss)
1073                 rss = nr_scan_pages;
1074
1075         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1076         return rss / nr_scan_pages;
1077 }
1078
1079 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1080 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1081
1082 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1083 {
1084         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1085         unsigned int scan, floor;
1086         unsigned int windows = 1;
1087
1088         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1089                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1090         floor = 1000 / windows;
1091
1092         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1093         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1094 }
1095
1096 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1099         unsigned long period = smin;
1100
1101         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1102         if (p->numa_group) {
1103                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1104                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1105                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1106
1107                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1108                 period *= shared + 1;
1109                 period /= private + shared + 1;
1110         }
1111
1112         return max(smin, period);
1113 }
1114
1115 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1118         unsigned long smax;
1119
1120         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1121         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1122
1123         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1124         if (p->numa_group) {
1125                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1126                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1127                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1128                 unsigned long period = smax;
1129
1130                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1131                 period *= shared + 1;
1132                 period /= private + shared + 1;
1133
1134                 smax = max(smax, period);
1135         }
1136
1137         return max(smin, smax);
1138 }
1139
1140 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1141 {
1142         int mm_users = 0;
1143         struct mm_struct *mm = p->mm;
1144
1145         if (mm) {
1146                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1147                 if (mm_users == 1) {
1148                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1149                         mm->numa_scan_seq = 0;
1150                 }
1151         }
1152         p->node_stamp                   = 0;
1153         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1154         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1155         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1156         p->numa_faults                  = NULL;
1157         p->numa_group                   = NULL;
1158         p->last_task_numa_placement     = 0;
1159         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1160
1161         /* New address space, reset the preferred nid */
1162         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1163                 p->numa_preferred_nid = -1;
1164                 return;
1165         }
1166
1167         /*
1168          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1169          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1170          */
1171         if (mm) {
1172                 unsigned int delay;
1173
1174                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1175                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1176                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1177                 p->node_stamp = delay;
1178         }
1179 }
1180
1181 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1182 {
1183         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1184         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1185 }
1186
1187 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1188 {
1189         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1190         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1191 }
1192
1193 /* Shared or private faults. */
1194 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1195
1196 /* Memory and CPU locality */
1197 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1198
1199 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1200 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1201
1202 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1203 {
1204         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1205 }
1206
1207 /*
1208  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1209  * occupy the first half of the array. The second half of the
1210  * array is for current counters, which are averaged into the
1211  * first set by task_numa_placement.
1212  */
1213 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1214 {
1215         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1216 }
1217
1218 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1219 {
1220         if (!p->numa_faults)
1221                 return 0;
1222
1223         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1224                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1225 }
1226
1227 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1228 {
1229         if (!p->numa_group)
1230                 return 0;
1231
1232         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1233                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1234 }
1235
1236 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1237 {
1238         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1239                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1240 }
1241
1242 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1243 {
1244         unsigned long faults = 0;
1245         int node;
1246
1247         for_each_online_node(node) {
1248                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1249         }
1250
1251         return faults;
1252 }
1253
1254 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1255 {
1256         unsigned long faults = 0;
1257         int node;
1258
1259         for_each_online_node(node) {
1260                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1261         }
1262
1263         return faults;
1264 }
1265
1266 /*
1267  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1268  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1269  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1270  */
1271 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1272
1273 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1274 {
1275         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1276 }
1277
1278 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1279 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1280                                         int maxdist, bool task)
1281 {
1282         unsigned long score = 0;
1283         int node;
1284
1285         /*
1286          * All nodes are directly connected, and the same distance
1287          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1288          */
1289         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1290                 return 0;
1291
1292         /*
1293          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1294          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1295          */
1296         for_each_online_node(node) {
1297                 unsigned long faults;
1298                 int dist = node_distance(nid, node);
1299
1300                 /*
1301                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1302                  * for placement; nid was already counted.
1303                  */
1304                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1305                         continue;
1306
1307                 /*
1308                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1309                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1310                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1311                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1312                  * of each group. Skip other nodes.
1313                  */
1314                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1315                                         dist >= maxdist)
1316                         continue;
1317
1318                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1319                 if (task)
1320                         faults = task_faults(p, node);
1321                 else
1322                         faults = group_faults(p, node);
1323
1324                 /*
1325                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1326                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1327                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1328                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1329                  * The further away a node is, the less the faults count.
1330                  * This seems to result in good task placement.
1331                  */
1332                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1333                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1334                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1335                 }
1336
1337                 score += faults;
1338         }
1339
1340         return score;
1341 }
1342
1343 /*
1344  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1345  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1346  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1347  * evenly spread out between numa nodes.
1348  */
1349 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1350                                         int dist)
1351 {
1352         unsigned long faults, total_faults;
1353
1354         if (!p->numa_faults)
1355                 return 0;
1356
1357         total_faults = p->total_numa_faults;
1358
1359         if (!total_faults)
1360                 return 0;
1361
1362         faults = task_faults(p, nid);
1363         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1364
1365         return 1000 * faults / total_faults;
1366 }
1367
1368 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1369                                          int dist)
1370 {
1371         unsigned long faults, total_faults;
1372
1373         if (!p->numa_group)
1374                 return 0;
1375
1376         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1377
1378         if (!total_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         faults = group_faults(p, nid);
1382         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1383
1384         return 1000 * faults / total_faults;
1385 }
1386
1387 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1388                                 int src_nid, int dst_cpu)
1389 {
1390         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1391         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1392         int last_cpupid, this_cpupid;
1393
1394         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1395         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1396
1397         /*
1398          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1399          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1400          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1401          * executed below.
1402          */
1403         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1404             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1405                 return true;
1406
1407         /*
1408          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1409          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1410          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1411          *
1412          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1413          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1414          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1415          *
1416          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1417          * same result twice in a row, given these samples are fully
1418          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1419          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1420          *
1421          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1422          * act on an unlikely task<->page relation.
1423          */
1424         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1425                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1426                 return false;
1427
1428         /* Always allow migrate on private faults */
1429         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1430                 return true;
1431
1432         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1433         if (!ng)
1434                 return true;
1435
1436         /*
1437          * Destination node is much more heavily used than the source
1438          * node? Allow migration.
1439          */
1440         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1441                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1442                 return true;
1443
1444         /*
1445          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1446          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1447          *
1448          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1449          * --------------- * - > ---------------
1450          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1451          */
1452         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1453                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1454 }
1455
1456 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1457 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1458 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1459 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1460
1461 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1462 struct numa_stats {
1463         unsigned long load;
1464
1465         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1466         unsigned long compute_capacity;
1467
1468         unsigned int nr_running;
1469 };
1470
1471 /*
1472  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1473  */
1474 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1475 {
1476         int smt, cpu, cpus = 0;
1477         unsigned long capacity;
1478
1479         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1480         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1481                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1482
1483                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1484                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1485                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1486
1487                 cpus++;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1492          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1493          * not find this node attractive.
1494          *
1495          * We'll detect a huge imbalance and bail there.
1496          */
1497         if (!cpus)
1498                 return;
1499
1500         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1501         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1502         capacity = cpus / smt; /* cores */
1503
1504         capacity = min_t(unsigned, capacity,
1505                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1506 }
1507
1508 struct task_numa_env {
1509         struct task_struct *p;
1510
1511         int src_cpu, src_nid;
1512         int dst_cpu, dst_nid;
1513
1514         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1515
1516         int imbalance_pct;
1517         int dist;
1518
1519         struct task_struct *best_task;
1520         long best_imp;
1521         int best_cpu;
1522 };
1523
1524 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1525                              struct task_struct *p, long imp)
1526 {
1527         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1528
1529         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1530         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1531                 return;
1532
1533         /*
1534          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1535          * found a better CPU to move/swap.
1536          */
1537         if (env->best_cpu != -1) {
1538                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1539                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1540         }
1541
1542         if (env->best_task)
1543                 put_task_struct(env->best_task);
1544         if (p)
1545                 get_task_struct(p);
1546
1547         env->best_task = p;
1548         env->best_imp = imp;
1549         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1550 }
1551
1552 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1553                                 struct task_numa_env *env)
1554 {
1555         long imb, old_imb;
1556         long orig_src_load, orig_dst_load;
1557         long src_capacity, dst_capacity;
1558
1559         /*
1560          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1561          *
1562          * src_load        dst_load
1563          * ------------ vs ---------
1564          * src_capacity    dst_capacity
1565          */
1566         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1567         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1568
1569         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1570
1571         orig_src_load = env->src_stats.load;
1572         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1573
1574         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1575
1576         /* Would this change make things worse? */
1577         return (imb > old_imb);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1582  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1583  * Used to deter task migration.
1584  */
1585 #define SMALLIMP        30
1586
1587 /*
1588  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1589  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1590  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1591  * be exchanged with the source task
1592  */
1593 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1594                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1595 {
1596         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1597         struct task_struct *cur;
1598         long src_load, dst_load;
1599         long load;
1600         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1601         long moveimp = imp;
1602         int dist = env->dist;
1603
1604         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1605                 return;
1606
1607         rcu_read_lock();
1608         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1609         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1610                 cur = NULL;
1611
1612         /*
1613          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1614          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1615          */
1616         if (cur == env->p)
1617                 goto unlock;
1618
1619         if (!cur) {
1620                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1621                         goto assign;
1622                 else
1623                         goto unlock;
1624         }
1625
1626         /*
1627          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1628          * source and destination node. Calculate the total differential for
1629          * the source task and potential destination task. The more negative
1630          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1631          * be incurred if the tasks were swapped.
1632          */
1633         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1634         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1635                 goto unlock;
1636
1637         /*
1638          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1639          * in any group then look only at task weights.
1640          */
1641         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1642                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1643                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1644                 /*
1645                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1646                  * tasks within a group over tiny differences.
1647                  */
1648                 if (cur->numa_group)
1649                         imp -= imp / 16;
1650         } else {
1651                 /*
1652                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1653                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1654                  */
1655                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1656                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1657                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1658                 else
1659                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1660                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1661         }
1662
1663         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1664                 imp = moveimp;
1665                 cur = NULL;
1666                 goto assign;
1667         }
1668
1669         /*
1670          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1671          * task migration might only result in ping pong
1672          * of tasks and also hurt performance due to cache
1673          * misses.
1674          */
1675         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1676                 goto unlock;
1677
1678         /*
1679          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1680          */
1681         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1682         if (!load)
1683                 goto assign;
1684
1685         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1686         src_load = env->src_stats.load - load;
1687
1688         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1689                 goto unlock;
1690
1691 assign:
1692         /*
1693          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1694          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1695          */
1696         if (!cur) {
1697                 /*
1698                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1699                  * can be used from IRQ context.
1700                  */
1701                 local_irq_disable();
1702                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1703                                                    env->dst_cpu);
1704                 local_irq_enable();
1705         }
1706
1707         task_numa_assign(env, cur, imp);
1708 unlock:
1709         rcu_read_unlock();
1710 }
1711
1712 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1713                                 long taskimp, long groupimp)
1714 {
1715         long src_load, dst_load, load;
1716         bool maymove = false;
1717         int cpu;
1718
1719         load = task_h_load(env->p);
1720         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1721         src_load = env->src_stats.load - load;
1722
1723         /*
1724          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1725          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1726          */
1727         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1728
1729         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1730                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1731                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1732                         continue;
1733
1734                 env->dst_cpu = cpu;
1735                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1736         }
1737 }
1738
1739 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1740 {
1741         struct task_numa_env env = {
1742                 .p = p,
1743
1744                 .src_cpu = task_cpu(p),
1745                 .src_nid = task_node(p),
1746
1747                 .imbalance_pct = 112,
1748
1749                 .best_task = NULL,
1750                 .best_imp = 0,
1751                 .best_cpu = -1,
1752         };
1753         struct sched_domain *sd;
1754         struct rq *best_rq;
1755         unsigned long taskweight, groupweight;
1756         int nid, ret, dist;
1757         long taskimp, groupimp;
1758
1759         /*
1760          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1761          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1762          *
1763          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1764          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1765          * to satisfy here.
1766          */
1767         rcu_read_lock();
1768         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1769         if (sd)
1770                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1771         rcu_read_unlock();
1772
1773         /*
1774          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1775          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1776          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1777          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1778          */
1779         if (unlikely(!sd)) {
1780                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1781                 return -EINVAL;
1782         }
1783
1784         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1785         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1786         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1787         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1788         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1789         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1790         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1791         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1792
1793         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1794         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1795
1796         /*
1797          * Look at other nodes in these cases:
1798          * - there is no space available on the preferred_nid
1799          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1800          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1801          *   we need to check other locations.
1802          */
1803         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1804                 for_each_online_node(nid) {
1805                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1806                                 continue;
1807
1808                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1809                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1810                                                 dist != env.dist) {
1811                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1812                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1813                         }
1814
1815                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1816                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1817                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1818                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1819                                 continue;
1820
1821                         env.dist = dist;
1822                         env.dst_nid = nid;
1823                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1824                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1825                 }
1826         }
1827
1828         /*
1829          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1830          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1831          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1832          * settle down.
1833          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1834          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1835          */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 if (env.best_cpu == -1)
1838                         nid = env.src_nid;
1839                 else
1840                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1841
1842                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1843                         sched_setnuma(p, nid);
1844         }
1845
1846         /* No better CPU than the current one was found. */
1847         if (env.best_cpu == -1)
1848                 return -EAGAIN;
1849
1850         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1851         if (env.best_task == NULL) {
1852                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1853                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1854                 if (ret != 0)
1855                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1856                 return ret;
1857         }
1858
1859         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1860         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1861
1862         if (ret != 0)
1863                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1864         put_task_struct(env.best_task);
1865         return ret;
1866 }
1867
1868 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1869 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1870 {
1871         unsigned long interval = HZ;
1872
1873         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1874         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1875                 return;
1876
1877         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1878         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1879         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1880
1881         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1882         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1883                 return;
1884
1885         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1886         task_numa_migrate(p);
1887 }
1888
1889 /*
1890  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1891  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1892  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1893  * located.
1894  */
1895 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1896 {
1897         unsigned long faults, max_faults = 0;
1898         int nid, active_nodes = 0;
1899
1900         for_each_online_node(nid) {
1901                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1902                 if (faults > max_faults)
1903                         max_faults = faults;
1904         }
1905
1906         for_each_online_node(nid) {
1907                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1908                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1909                         active_nodes++;
1910         }
1911
1912         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1913         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1918  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1919  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1920  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1921  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1922  */
1923 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1924 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1925
1926 /*
1927  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1928  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1929  * the page accesses are shared with other processes.
1930  * Otherwise, decrease the scan period.
1931  */
1932 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1933                         unsigned long shared, unsigned long private)
1934 {
1935         unsigned int period_slot;
1936         int lr_ratio, ps_ratio;
1937         int diff;
1938
1939         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1940         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1941
1942         /*
1943          * If there were no record hinting faults then either the task is
1944          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1945          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1946          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1947          * node is overloaded. In either case, scan slower
1948          */
1949         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1950                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1951                         p->numa_scan_period << 1);
1952
1953                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1954                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1955
1956                 return;
1957         }
1958
1959         /*
1960          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1961          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1962          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1963          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1964          */
1965         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1966         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1967         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1968
1969         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1970                 /*
1971                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1972                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1973                  */
1974                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1979                 /*
1980                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1981                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1982                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1983                  */
1984                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1985                 if (!slot)
1986                         slot = 1;
1987                 diff = slot * period_slot;
1988         } else {
1989                 /*
1990                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1991                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1992                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1993                  */
1994                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1995                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1996         }
1997
1998         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1999                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2000         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2005  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2006  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2007  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2008  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2009  */
2010 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2011 {
2012         u64 runtime, delta, now;
2013         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2014         now = p->se.exec_start;
2015         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2016
2017         if (p->last_task_numa_placement) {
2018                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2019                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2020         } else {
2021                 delta = p->se.avg.load_sum;
2022                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2023         }
2024
2025         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2026         p->last_task_numa_placement = now;
2027
2028         return delta;
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2033  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2034  * otherwise workloads might not converge.
2035  */
2036 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2037 {
2038         nodemask_t nodes;
2039         int dist;
2040
2041         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2042         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2043                 return nid;
2044
2045         /*
2046          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2047          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2048          * both the node itself, and on nearby nodes.
2049          */
2050         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2051                 unsigned long score, max_score = 0;
2052                 int node, max_node = nid;
2053
2054                 dist = sched_max_numa_distance;
2055
2056                 for_each_online_node(node) {
2057                         score = group_weight(p, node, dist);
2058                         if (score > max_score) {
2059                                 max_score = score;
2060                                 max_node = node;
2061                         }
2062                 }
2063                 return max_node;
2064         }
2065
2066         /*
2067          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2068          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2069          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2070          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2071          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2072          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2073          * keep the complexity of the search down.
2074          */
2075         nodes = node_online_map;
2076         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2077                 unsigned long max_faults = 0;
2078                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2079                 int a, b;
2080
2081                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2082                 if (!find_numa_distance(dist))
2083                         continue;
2084
2085                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2086                         unsigned long faults = 0;
2087                         nodemask_t this_group;
2088                         nodes_clear(this_group);
2089
2090                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2091                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2092                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2093                                         faults += group_faults(p, b);
2094                                         node_set(b, this_group);
2095                                         node_clear(b, nodes);
2096                                 }
2097                         }
2098
2099                         /* Remember the top group. */
2100                         if (faults > max_faults) {
2101                                 max_faults = faults;
2102                                 max_group = this_group;
2103                                 /*
2104                                  * subtle: at the smallest distance there is
2105                                  * just one node left in each "group", the
2106                                  * winner is the preferred nid.
2107                                  */
2108                                 nid = a;
2109                         }
2110                 }
2111                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2112                 if (!max_faults)
2113                         break;
2114                 nodes = max_group;
2115         }
2116         return nid;
2117 }
2118
2119 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2120 {
2121         int seq, nid, max_nid = -1;
2122         unsigned long max_faults = 0;
2123         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2124         unsigned long total_faults;
2125         u64 runtime, period;
2126         spinlock_t *group_lock = NULL;
2127
2128         /*
2129          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2130          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2131          * that the field is read in a single access:
2132          */
2133         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2134         if (p->numa_scan_seq == seq)
2135                 return;
2136         p->numa_scan_seq = seq;
2137         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2138
2139         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2140                        p->numa_faults_locality[1];
2141         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2142
2143         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2144         if (p->numa_group) {
2145                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2146                 spin_lock_irq(group_lock);
2147         }
2148
2149         /* Find the node with the highest number of faults */
2150         for_each_online_node(nid) {
2151                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2152                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2153                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2154                 int priv;
2155
2156                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2157                         long diff, f_diff, f_weight;
2158
2159                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2160                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2161                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2162                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2163
2164                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2165                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2166                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2167                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2168
2169                         /*
2170                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2171                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2172                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2173                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2174                          * faults are less important.
2175                          */
2176                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2177                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2178                                    (total_faults + 1);
2179                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2180                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2181
2182                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2183                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2184                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2185                         p->total_numa_faults += diff;
2186                         if (p->numa_group) {
2187                                 /*
2188                                  * safe because we can only change our own group
2189                                  *
2190                                  * mem_idx represents the offset for a given
2191                                  * nid and priv in a specific region because it
2192                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2193                                  */
2194                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2195                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2196                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2197                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2198                         }
2199                 }
2200
2201                 if (!p->numa_group) {
2202                         if (faults > max_faults) {
2203                                 max_faults = faults;
2204                                 max_nid = nid;
2205                         }
2206                 } else if (group_faults > max_faults) {
2207                         max_faults = group_faults;
2208                         max_nid = nid;
2209                 }
2210         }
2211
2212         if (p->numa_group) {
2213                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2214                 spin_unlock_irq(group_lock);
2215                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2216         }
2217
2218         if (max_faults) {
2219                 /* Set the new preferred node */
2220                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2221                         sched_setnuma(p, max_nid);
2222         }
2223
2224         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2225 }
2226
2227 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2228 {
2229         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2230 }
2231
2232 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2233 {
2234         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2235                 kfree_rcu(grp, rcu);
2236 }
2237
2238 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2239                         int *priv)
2240 {
2241         struct numa_group *grp, *my_grp;
2242         struct task_struct *tsk;
2243         bool join = false;
2244         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2245         int i;
2246
2247         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2248                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2249                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2250
2251                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2252                 if (!grp)
2253                         return;
2254
2255                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2256                 grp->active_nodes = 1;
2257                 grp->max_faults_cpu = 0;
2258                 spin_lock_init(&grp->lock);
2259                 grp->gid = p->pid;
2260                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2261                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2262                                                 nr_node_ids;
2263
2264                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2265                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2266
2267                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2268
2269                 grp->nr_tasks++;
2270                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2271         }
2272
2273         rcu_read_lock();
2274         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2275
2276         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2277                 goto no_join;
2278
2279         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2280         if (!grp)
2281                 goto no_join;
2282
2283         my_grp = p->numa_group;
2284         if (grp == my_grp)
2285                 goto no_join;
2286
2287         /*
2288          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2289          * the other task will join us.
2290          */
2291         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2292                 goto no_join;
2293
2294         /*
2295          * Tie-break on the grp address.
2296          */
2297         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2298                 goto no_join;
2299
2300         /* Always join threads in the same process. */
2301         if (tsk->mm == current->mm)
2302                 join = true;
2303
2304         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2305         if (flags & TNF_SHARED)
2306                 join = true;
2307
2308         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2309         *priv = !join;
2310
2311         if (join && !get_numa_group(grp))
2312                 goto no_join;
2313
2314         rcu_read_unlock();
2315
2316         if (!join)
2317                 return;
2318
2319         BUG_ON(irqs_disabled());
2320         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2321
2322         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2323                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2324                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2325         }
2326         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2327         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2328
2329         my_grp->nr_tasks--;
2330         grp->nr_tasks++;
2331
2332         spin_unlock(&my_grp->lock);
2333         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2334
2335         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2336
2337         put_numa_group(my_grp);
2338         return;
2339
2340 no_join:
2341         rcu_read_unlock();
2342         return;
2343 }
2344
2345 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2346 {
2347         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2348         void *numa_faults = p->numa_faults;
2349         unsigned long flags;
2350         int i;
2351
2352         if (grp) {
2353                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2354                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2355                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2356                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2357
2358                 grp->nr_tasks--;
2359                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2360                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2361                 put_numa_group(grp);
2362         }
2363
2364         p->numa_faults = NULL;
2365         kfree(numa_faults);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2370  */
2371 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2372 {
2373         struct task_struct *p = current;
2374         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2375         int cpu_node = task_node(current);
2376         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2377         struct numa_group *ng;
2378         int priv;
2379
2380         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2381                 return;
2382
2383         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2384         if (!p->mm)
2385                 return;
2386
2387         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2388         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2389                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2390                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2391
2392                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2393                 if (!p->numa_faults)
2394                         return;
2395
2396                 p->total_numa_faults = 0;
2397                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2398         }
2399
2400         /*
2401          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2402          * to be private if the accessing pid has not changed
2403          */
2404         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2405                 priv = 1;
2406         } else {
2407                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2408                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2409                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2410         }
2411
2412         /*
2413          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2414          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2415          * actively using should be counted as local. This allows the
2416          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2417          */
2418         ng = p->numa_group;
2419         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2420                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2421                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2422                 local = 1;
2423
2424         /*
2425          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2426          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2427          */
2428         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2429                 task_numa_placement(p);
2430                 numa_migrate_preferred(p);
2431         }
2432
2433         if (migrated)
2434                 p->numa_pages_migrated += pages;
2435         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2436                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2437
2438         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2439         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2440         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2441 }
2442
2443 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2444 {
2445         /*
2446          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2447          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2448          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2449          * much of an issue though, since this is just used for
2450          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2451          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2452          */
2453         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2454         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2455 }
2456
2457 /*
2458  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2459  * Triggered from task_tick_numa().
2460  */
2461 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2462 {
2463         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2464         struct task_struct *p = current;
2465         struct mm_struct *mm = p->mm;
2466         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2467         struct vm_area_struct *vma;
2468         unsigned long start, end;
2469         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2470         long pages, virtpages;
2471
2472         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2473
2474         work->next = work; /* protect against double add */
2475         /*
2476          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2477          *
2478          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2479          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2480          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2481          * work.
2482          */
2483         if (p->flags & PF_EXITING)
2484                 return;
2485
2486         if (!mm->numa_next_scan) {
2487                 mm->numa_next_scan = now +
2488                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2489         }
2490
2491         /*
2492          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2493          */
2494         migrate = mm->numa_next_scan;
2495         if (time_before(now, migrate))
2496                 return;
2497
2498         if (p->numa_scan_period == 0) {
2499                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2500                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2501         }
2502
2503         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2504         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2505                 return;
2506
2507         /*
2508          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2509          * the next time around.
2510          */
2511         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2512
2513         start = mm->numa_scan_offset;
2514         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2515         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2516         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2517         if (!pages)
2518                 return;
2519
2520
2521         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2522                 return;
2523         vma = find_vma(mm, start);
2524         if (!vma) {
2525                 reset_ptenuma_scan(p);
2526                 start = 0;
2527                 vma = mm->mmap;
2528         }
2529         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2530                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2531                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 /*
2536                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2537                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2538                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2539                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2540                  */
2541                 if (!vma->vm_mm ||
2542                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2543                         continue;
2544
2545                 /*
2546                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2547                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2548                  */
2549                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2550                         continue;
2551
2552                 do {
2553                         start = max(start, vma->vm_start);
2554                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2555                         end = min(end, vma->vm_end);
2556                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2557
2558                         /*
2559                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2560                          * hpages that have at least one present PTE that
2561                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2562                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2563                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2564                          * areas faster.
2565                          */
2566                         if (nr_pte_updates)
2567                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2568                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2569
2570                         start = end;
2571                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2572                                 goto out;
2573
2574                         cond_resched();
2575                 } while (end != vma->vm_end);
2576         }
2577
2578 out:
2579         /*
2580          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2581          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2582          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2583          * scanner to the start so check it now.
2584          */
2585         if (vma)
2586                 mm->numa_scan_offset = start;
2587         else
2588                 reset_ptenuma_scan(p);
2589         up_read(&mm->mmap_sem);
2590
2591         /*
2592          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2593          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2594          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2595          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2596          */
2597         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2598                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2599                 p->node_stamp += 32 * diff;
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Drive the periodic memory faults..
2605  */
2606 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2607 {
2608         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2609         u64 period, now;
2610
2611         /*
2612          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2613          */
2614         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2615                 return;
2616
2617         /*
2618          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2619          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2620          * task needs to have done some actual work before we bother with
2621          * NUMA placement.
2622          */
2623         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2624         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2625
2626         if (now > curr->node_stamp + period) {
2627                 if (!curr->node_stamp)
2628                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2629                 curr->node_stamp += period;
2630
2631                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2632                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2633                         task_work_add(curr, work, true);
2634                 }
2635         }
2636 }
2637
2638 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2639 {
2640         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2641         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2642
2643         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2644                 return;
2645
2646         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2647                 return;
2648
2649         if (src_nid == dst_nid)
2650                 return;
2651
2652         /*
2653          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2654          * has completed. This is most likely due to a new task that
2655          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2656          */
2657         if (p->numa_scan_seq) {
2658                 /*
2659                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2660                  * node or if the task was not previously running on
2661                  * the preferred node.
2662                  */
2663                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2664                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2665                         return;
2666         }
2667
2668         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2669 }
2670
2671 #else
2672 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2673 {
2674 }
2675
2676 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2677 {
2678 }
2679
2680 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2681 {
2682 }
2683
2684 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2685 {
2686 }
2687
2688 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2689
2690 static void
2691 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2692 {
2693         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2694         if (!parent_entity(se))
2695                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2696 #ifdef CONFIG_SMP
2697         if (entity_is_task(se)) {
2698                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2699
2700                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2701                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2702         }
2703 #endif
2704         cfs_rq->nr_running++;
2705 }
2706
2707 static void
2708 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2709 {
2710         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2711         if (!parent_entity(se))
2712                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2713 #ifdef CONFIG_SMP
2714         if (entity_is_task(se)) {
2715                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2716                 list_del_init(&se->group_node);
2717         }
2718 #endif
2719         cfs_rq->nr_running--;
2720 }
2721
2722 /*
2723  * Signed add and clamp on underflow.
2724  *
2725  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2726  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2727  * values.
2728  */
2729 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2730         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2731         typeof(_val) val = (_val);                              \
2732         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2733                                                                 \
2734         res = var + val;                                        \
2735                                                                 \
2736         if (val < 0 && res > var)                               \
2737                 res = 0;                                        \
2738                                                                 \
2739         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2740 } while (0)
2741
2742 /*
2743  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2744  *
2745  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2746  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2747  * values.
2748  */
2749 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2750         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2751         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2752         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2753         res = var - val;                                        \
2754         if (res > var)                                          \
2755                 res = 0;                                        \
2756         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2757 } while (0)
2758
2759 #ifdef CONFIG_SMP
2760 static inline void
2761 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2764
2765         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2766         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2767 }
2768
2769 static inline void
2770 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2771 {
2772         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2773
2774         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2775         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2776                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2777 }
2778
2779 static inline void
2780 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2781 {
2782         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2783         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2784 }
2785
2786 static inline void
2787 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2788 {
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2791 }
2792 #else
2793 static inline void
2794 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2795 static inline void
2796 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2797 static inline void
2798 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2799 static inline void
2800 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2801 #endif
2802
2803 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2804                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2805 {
2806         if (se->on_rq) {
2807                 /* commit outstanding execution time */
2808                 if (cfs_rq->curr == se)
2809                         update_curr(cfs_rq);
2810                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2811                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2812         }
2813         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2814
2815         se->runnable_weight = runnable;
2816         update_load_set(&se->load, weight);
2817
2818 #ifdef CONFIG_SMP
2819         do {
2820                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2821
2822                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2823                 se->avg.runnable_load_avg =
2824                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2825         } while (0);
2826 #endif
2827
2828         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2829         if (se->on_rq) {
2830                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2831                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2832         }
2833 }
2834
2835 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2836 {
2837         struct sched_entity *se = &p->se;
2838         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2839         struct load_weight *load = &se->load;
2840         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2841
2842         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2843         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2844 }
2845
2846 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2847 #ifdef CONFIG_SMP
2848 /*
2849  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2850  * global sum we all love to hate.
2851  *
2852  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2853  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2854  *
2855  *                     tg->weight * grq->load.weight
2856  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2857  *                        \Sum grq->load.weight
2858  *
2859  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2860  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2861  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2862  *
2863  * So instead of the above, we substitute:
2864  *
2865  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2866  *
2867  * which yields the following:
2868  *
2869  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2870  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2871  *                              tg->load_avg
2872  *
2873  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2874  *
2875  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2876  *
2877  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2878  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2879  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2880  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2881  * yielding bad latency etc..
2882  *
2883  * Now, in that special case (1) reduces to:
2884  *
2885  *                     tg->weight * grq->load.weight
2886  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2887  *                          grp->load.weight
2888  *
2889  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2890  *
2891  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2892  * UP case, like:
2893  *
2894  *   ge->load.weight =
2895  *
2896  *              tg->weight * grq->load.weight
2897  *     ---------------------------------------------------         (5)
2898  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2899  *
2900  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2901  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2902  *
2903  *
2904  *                     tg->weight * grq->load.weight
2905  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2906  *                              tg_load_avg'
2907  *
2908  * Where:
2909  *
2910  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2911  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2912  *
2913  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2914  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2915  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2916  *
2917  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2918  *
2919  * hence icky!
2920  */
2921 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2922 {
2923         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2924         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2925
2926         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2927
2928         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2929
2930         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2931
2932         /* Ensure tg_weight >= load */
2933         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2934         tg_weight += load;
2935
2936         shares = (tg_shares * load);
2937         if (tg_weight)
2938                 shares /= tg_weight;
2939
2940         /*
2941          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2942          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2943          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2944          * the group on a CPU.
2945          *
2946          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2947          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2948          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2949          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2950          * instead of 0.
2951          */
2952         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2953 }
2954
2955 /*
2956  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2957  * the group entity weight calculated above.
2958  *
2959  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2960  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2961  * does not represent the runnable weight.
2962  *
2963  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2964  * runqueue:
2965  *
2966  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2967  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2968  *                                               grq->avg.load_avg
2969  *
2970  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2971  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2972  *
2973  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2974  *
2975  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2976  *              -----------------------------------------------------   (8)
2977  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2978  *
2979  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2980  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2981  */
2982 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2983 {
2984         long runnable, load_avg;
2985
2986         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2987                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2988
2989         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2990                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2991
2992         runnable *= shares;
2993         if (load_avg)
2994                 runnable /= load_avg;
2995
2996         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2997 }
2998 #endif /* CONFIG_SMP */
2999
3000 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3001
3002 /*
3003  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3004  * runqueue.
3005  */
3006 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3007 {
3008         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3009         long shares, runnable;
3010
3011         if (!gcfs_rq)
3012                 return;
3013
3014         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3015                 return;
3016
3017 #ifndef CONFIG_SMP
3018         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3019
3020         if (likely(se->load.weight == shares))
3021                 return;
3022 #else
3023         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3024         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3025 #endif
3026
3027         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3028 }
3029
3030 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3031 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3032 {
3033 }
3034 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3035
3036 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3037 {
3038         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3039
3040         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3041                 /*
3042                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3043                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3044                  * a real problem.
3045                  *
3046                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3047                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3048                  * number include things like RT tasks.
3049                  *
3050                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3051                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3052                  *
3053                  * See cpu_util().
3054                  */
3055                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3056         }
3057 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_SMP
3060 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3061 /**
3062  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3063  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3064  * @force: update regardless of how small the difference
3065  *
3066  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3067  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3068  * considerations.
3069  *
3070  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3071  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3072  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3073  *
3074  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3075  */
3076 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3077 {
3078         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3079
3080         /*
3081          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3082          */
3083         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3084                 return;
3085
3086         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3087                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3088                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3089         }
3090 }
3091
3092 /*
3093  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3094  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3095  * including the state of rq->lock, should be made.
3096  */
3097 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3098                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3099 {
3100         u64 p_last_update_time;
3101         u64 n_last_update_time;
3102
3103         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3104                 return;
3105
3106         /*
3107          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3108          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3109          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3110          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3111          * the wakee more load sounds not bad.
3112          */
3113         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3114                 return;
3115
3116 #ifndef CONFIG_64BIT
3117         {
3118                 u64 p_last_update_time_copy;
3119                 u64 n_last_update_time_copy;
3120
3121                 do {
3122                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3123                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3124
3125                         smp_rmb();
3126
3127                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3128                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3129
3130                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3131                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3132         }
3133 #else
3134         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3135         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3136 #endif
3137         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3138         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3139 }
3140
3141
3142 /*
3143  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3144  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3145  * that for each group:
3146  *
3147  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3148  *
3149  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3150  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3151  *
3152  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3153  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3154  * their PELT windows aligned).
3155  *
3156  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3157  *
3158  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3159  *
3160  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3161  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3162  *
3163  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3164  *
3165  * And per (1) we have:
3166  *
3167  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3168  *
3169  * Which gives:
3170  *
3171  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3172  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3173  *                               grq->load.weight
3174  *
3175  * Except that is wrong!
3176  *
3177  * Because while for entities historical weight is not important and we
3178  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3179  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3180  *
3181  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3182  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3183  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3184  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3185  *
3186  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3187  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3188  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3189  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3190  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3191  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3192  *
3193  * So we'll have to approximate.. :/
3194  *
3195  * Given the constraint:
3196  *
3197  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3198  *
3199  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3200  * overlap.
3201  *
3202  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3203  *
3204  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3205  *
3206  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3207  *
3208  */
3209
3210 static inline void
3211 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3212 {
3213         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3214
3215         /* Nothing to update */
3216         if (!delta)
3217                 return;
3218
3219         /*
3220          * The relation between sum and avg is:
3221          *
3222          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3223          *
3224          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3225          */
3226
3227         /* Set new sched_entity's utilization */
3228         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3229         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3230
3231         /* Update parent cfs_rq utilization */
3232         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3233         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3234 }
3235
3236 static inline void
3237 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3238 {
3239         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3240         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3241         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3242         s64 delta_sum;
3243
3244         if (!runnable_sum)
3245                 return;
3246
3247         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3248
3249         if (runnable_sum >= 0) {
3250                 /*
3251                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3252                  * the CPU is saturated running == runnable.
3253                  */
3254                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3255                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3256         } else {
3257                 /*
3258                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3259                  * assuming all tasks are equally runnable.
3260                  */
3261                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3262                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3263                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3264                 }
3265
3266                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3267                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3268         }
3269
3270         /*
3271          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3272          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3273          * is not we rescale running_sum 1st
3274          */
3275         running_sum = se->avg.util_sum /
3276                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3277         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3278
3279         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3280         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3281
3282         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3283         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3284
3285         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3286         se->avg.load_avg = load_avg;
3287         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3288         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3289
3290         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3291         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3292         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3293         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3294
3295         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3296         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3297
3298         if (se->on_rq) {
3299                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3300                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3301         }
3302 }
3303
3304 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3305 {
3306         cfs_rq->propagate = 1;
3307         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3308 }
3309
3310 /* Update task and its cfs_rq load average */
3311 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3312 {
3313         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3314
3315         if (entity_is_task(se))
3316                 return 0;
3317
3318         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3319         if (!gcfs_rq->propagate)
3320                 return 0;
3321
3322         gcfs_rq->propagate = 0;
3323
3324         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3325
3326         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3327
3328         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3329         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3330
3331         return 1;
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3336  * group_entity:
3337  */
3338 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3339 {
3340         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3341
3342         /*
3343          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3344          * decay it:
3345          */
3346         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3347                 return false;
3348
3349         /*
3350          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3351          * the utilization of the sched_entity:
3352          */
3353         if (gcfs_rq->propagate)
3354                 return false;
3355
3356         /*
3357          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3358          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3359          * waste of time to try to decay it:
3360          */
3361         return true;
3362 }
3363
3364 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3365
3366 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3367
3368 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3369 {
3370         return 0;
3371 }
3372
3373 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3374
3375 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3376
3377 /**
3378  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3379  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3380  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3381  *
3382  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3383  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3384  * post_init_entity_util_avg().
3385  *
3386  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3387  *
3388  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3389  *
3390  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3391  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3392  */
3393 static inline int
3394 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3397         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3398         int decayed = 0;
3399
3400         if (cfs_rq->removed.nr) {
3401                 unsigned long r;
3402                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3403
3404                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3405                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3406                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3407                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3408                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3409                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3410
3411                 r = removed_load;
3412                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3413                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3414
3415                 r = removed_util;
3416                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3417                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3418
3419                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3420
3421                 decayed = 1;
3422         }
3423
3424         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3425
3426 #ifndef CONFIG_64BIT
3427         smp_wmb();
3428         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3429 #endif
3430
3431         if (decayed)
3432                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3433
3434         return decayed;
3435 }
3436
3437 /**
3438  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3439  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3440  * @se: sched_entity to attach
3441  * @flags: migration hints
3442  *
3443  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3444  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3445  */
3446 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3447 {
3448         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3449
3450         /*
3451          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3452          * window because without that, really weird and wonderful things can
3453          * happen.
3454          *
3455          * XXX illustrate
3456          */
3457         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3458         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3459
3460         /*
3461          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3462          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3463          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3464          * _sum a little.
3465          */
3466         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3467
3468         se->avg.load_sum = divider;
3469         if (se_weight(se)) {
3470                 se->avg.load_sum =
3471                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3472         }
3473
3474         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3475
3476         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3477         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3478         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3479
3480         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3481
3482         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3483 }
3484
3485 /**
3486  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3487  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3488  * @se: sched_entity to detach
3489  *
3490  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3491  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3492  */
3493 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3494 {
3495         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3496         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3497         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3498
3499         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3500
3501         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Optional action to be done while updating the load average
3506  */
3507 #define UPDATE_TG       0x1
3508 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3509 #define DO_ATTACH       0x4
3510
3511 /* Update task and its cfs_rq load average */
3512 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3513 {
3514         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3515         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3516         int cpu = cpu_of(rq);
3517         int decayed;
3518
3519         /*
3520          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3521          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3522          */
3523         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3524                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3525
3526         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3527         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3528
3529         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3530
3531                 /*
3532                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3533                  * !last_update_time means we've passed through
3534                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3535                  *
3536                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3537                  */
3538                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3539                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3540
3541         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3542                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3543 }
3544
3545 #ifndef CONFIG_64BIT
3546 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3547 {
3548         u64 last_update_time_copy;
3549         u64 last_update_time;
3550
3551         do {
3552                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3553                 smp_rmb();
3554                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3555         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3556
3557         return last_update_time;
3558 }
3559 #else
3560 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3561 {
3562         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3563 }
3564 #endif
3565
3566 /*
3567  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3568  * the previous rq.
3569  */
3570 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3571 {
3572         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3573         u64 last_update_time;
3574
3575         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3576         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3581  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3582  */
3583 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3584 {
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3586         unsigned long flags;
3587
3588         /*
3589          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3590          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3591          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3592          *
3593          * Similarly for groups, they will have passed through
3594          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3595          * calls this.
3596          */
3597
3598         sync_entity_load_avg(se);
3599
3600         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3601         ++cfs_rq->removed.nr;
3602         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3603         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3604         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3605         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3606 }
3607
3608 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3611 }
3612
3613 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3614 {
3615         return cfs_rq->avg.load_avg;
3616 }
3617
3618 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3619
3620 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3621 {
3622         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3623 }
3624
3625 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3626 {
3627         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3628
3629         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3630 }
3631
3632 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3633 {
3634         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3635 }
3636
3637 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3638                                     struct task_struct *p)
3639 {
3640         unsigned int enqueued;
3641
3642         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3643                 return;
3644
3645         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3646         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3647         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3648         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3649 }
3650
3651 /*
3652  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3653  * based on the observation that:
3654  *
3655  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3656  *
3657  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3658  */
3659 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3660 {
3661         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3662 }
3663
3664 static void
3665 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3666 {
3667         long last_ewma_diff;
3668         struct util_est ue;
3669
3670         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3671                 return;
3672
3673         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3674         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3675         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3676                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3677         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3678
3679         /*
3680          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3681          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3682          */
3683         if (!task_sleep)
3684                 return;
3685
3686         /*
3687          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3688          * skip the util_est update.
3689          */
3690         ue = p->se.avg.util_est;
3691         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3692                 return;
3693
3694         /*
3695          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3696          * already ~1% close to its last activation value.
3697          */
3698         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3699         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3700         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3701                 return;
3702
3703         /*
3704          * Update Task's estimated utilization
3705          *
3706          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3707          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3708          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3709          * Weighted Moving Average (EWMA):
3710          *
3711          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3712          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3713          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3714          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3715          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3716          *
3717          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3718          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3719          */
3720         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3721         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3722         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3723         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3724 }
3725
3726 #else /* CONFIG_SMP */
3727
3728 #define UPDATE_TG       0x0
3729 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3730 #define DO_ATTACH       0x0
3731
3732 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3733 {
3734         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3735 }
3736
3737 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3738
3739 static inline void
3740 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3741 static inline void
3742 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3743
3744 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3745 {
3746         return 0;
3747 }
3748
3749 static inline void
3750 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3751
3752 static inline void
3753 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3754                  bool task_sleep) {}
3755
3756 #endif /* CONFIG_SMP */
3757
3758 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3759 {
3760 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3761         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3762
3763         if (d < 0)
3764                 d = -d;
3765
3766         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3767                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3768 #endif
3769 }
3770
3771 static void
3772 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3773 {
3774         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3775
3776         /*
3777          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3778          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3779          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3780          * stays open at the end.
3781          */
3782         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3783                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3784
3785         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3786         if (!initial) {
3787                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3788
3789                 /*
3790                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3791                  * for a gentler effect of sleepers:
3792                  */
3793                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3794                         thresh >>= 1;
3795
3796                 vruntime -= thresh;
3797         }
3798
3799         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3800         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3801 }
3802
3803 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3804
3805 static inline void check_schedstat_required(void)
3806 {
3807 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3808         if (schedstat_enabled())
3809                 return;
3810
3811         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3812         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3813                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3814                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3815                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3816                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3817                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3818                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3819                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3820                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3821         }
3822 #endif
3823 }
3824
3825
3826 /*
3827  * MIGRATION
3828  *
3829  *      dequeue
3830  *        update_curr()
3831  *          update_min_vruntime()
3832  *        vruntime -= min_vruntime
3833  *
3834  *      enqueue
3835  *        update_curr()
3836  *          update_min_vruntime()
3837  *        vruntime += min_vruntime
3838  *
3839  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3840  * min_vruntime are up-to-date.
3841  *
3842  * WAKEUP (remote)
3843  *
3844  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3845  *        vruntime -= min_vruntime
3846  *
3847  *      enqueue
3848  *        update_curr()
3849  *          update_min_vruntime()
3850  *        vruntime += min_vruntime
3851  *
3852  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3853  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3854  */
3855
3856 static void
3857 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3858 {
3859         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3860         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3861
3862         /*
3863          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3864          * update_curr().
3865          */
3866         if (renorm && curr)
3867                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3868
3869         update_curr(cfs_rq);
3870
3871         /*
3872          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3873          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3874          * placed in the past could significantly boost this task to the
3875          * fairness detriment of existing tasks.
3876          */
3877         if (renorm && !curr)
3878                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3879
3880         /*
3881          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3882          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3883          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3884          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3885          *     its group cfs_rq
3886          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3887          */
3888         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3889         update_cfs_group(se);
3890         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3891         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3892
3893         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3894                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3895
3896         check_schedstat_required();
3897         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3898         check_spread(cfs_rq, se);
3899         if (!curr)
3900                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3901         se->on_rq = 1;
3902
3903         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3904                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3905                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3906         }
3907 }
3908
3909 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3910 {
3911         for_each_sched_entity(se) {
3912                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3913                 if (cfs_rq->last != se)
3914                         break;
3915
3916                 cfs_rq->last = NULL;
3917         }
3918 }
3919
3920 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3921 {
3922         for_each_sched_entity(se) {
3923                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3924                 if (cfs_rq->next != se)
3925                         break;
3926
3927                 cfs_rq->next = NULL;
3928         }
3929 }
3930
3931 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3932 {
3933         for_each_sched_entity(se) {
3934                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3935                 if (cfs_rq->skip != se)
3936                         break;
3937
3938                 cfs_rq->skip = NULL;
3939         }
3940 }
3941
3942 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3943 {
3944         if (cfs_rq->last == se)
3945                 __clear_buddies_last(se);
3946
3947         if (cfs_rq->next == se)
3948                 __clear_buddies_next(se);
3949
3950         if (cfs_rq->skip == se)
3951                 __clear_buddies_skip(se);
3952 }
3953
3954 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3955
3956 static void
3957 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3958 {
3959         /*
3960          * Update run-time statistics of the 'current'.
3961          */
3962         update_curr(cfs_rq);
3963
3964         /*
3965          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3966          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3967          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3968          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3969          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3970          *     of its group cfs_rq.
3971          */
3972         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3973         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3974
3975         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3976
3977         clear_buddies(cfs_rq, se);
3978
3979         if (se != cfs_rq->curr)
3980                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3981         se->on_rq = 0;
3982         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3983
3984         /*
3985          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3986          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3987          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3988          * can move min_vruntime forward still more.
3989          */
3990         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3991                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3992
3993         /* return excess runtime on last dequeue */
3994         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3995
3996         update_cfs_group(se);
3997
3998         /*
3999          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4000          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4001          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4002          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4003          */
4004         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4005                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4006 }
4007
4008 /*
4009  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4010  */
4011 static void
4012 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4013 {
4014         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4015         struct sched_entity *se;
4016         s64 delta;
4017
4018         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4019         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4020         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4021                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4022                 /*
4023                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4024                  * re-elected due to buddy favours.
4025                  */
4026                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4027                 return;
4028         }
4029
4030         /*
4031          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4032          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4033          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4034          */
4035         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4036                 return;
4037
4038         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4039         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4040
4041         if (delta < 0)
4042                 return;
4043
4044         if (delta > ideal_runtime)
4045                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4046 }
4047
4048 static void
4049 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4050 {
4051         /* 'current' is not kept within the tree. */
4052         if (se->on_rq) {
4053                 /*
4054                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4055                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4056                  * runqueue.
4057                  */
4058                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4059                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4060                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4061         }
4062
4063         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4064         cfs_rq->curr = se;
4065
4066         /*
4067          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4068          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4069          * when there are only lesser-weight tasks around):
4070          */
4071         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4072                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4073                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4074                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4075         }
4076
4077         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4078 }
4079
4080 static int
4081 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4082
4083 /*
4084  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4085  * 1) keep things fair between processes/task groups
4086  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4087  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4088  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4089  */
4090 static struct sched_entity *
4091 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4092 {
4093         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4094         struct sched_entity *se;
4095
4096         /*
4097          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4098          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4099          */
4100         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4101                 left = curr;
4102
4103         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4104
4105         /*
4106          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4107          * be done without getting too unfair.
4108          */
4109         if (cfs_rq->skip == se) {
4110                 struct sched_entity *second;
4111
4112                 if (se == curr) {
4113                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4114                 } else {
4115                         second = __pick_next_entity(se);
4116                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4117                                 second = curr;
4118                 }
4119
4120                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4121                         se = second;
4122         }
4123
4124         /*
4125          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4126          */
4127         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4128                 se = cfs_rq->last;
4129
4130         /*
4131          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4132          */
4133         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4134                 se = cfs_rq->next;
4135
4136         clear_buddies(cfs_rq, se);
4137
4138         return se;
4139 }
4140
4141 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4142
4143 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4144 {
4145         /*
4146          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4147          * was not called and update_curr() has to be done:
4148          */
4149         if (prev->on_rq)
4150                 update_curr(cfs_rq);
4151
4152         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4153         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4154
4155         check_spread(cfs_rq, prev);
4156
4157         if (prev->on_rq) {
4158                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4159                 /* Put 'current' back into the tree. */
4160                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4161                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4162                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4163         }
4164         cfs_rq->curr = NULL;
4165 }
4166
4167 static void
4168 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4169 {
4170         /*
4171          * Update run-time statistics of the 'current'.
4172          */
4173         update_curr(cfs_rq);
4174
4175         /*
4176          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4177          */
4178         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4179         update_cfs_group(curr);
4180
4181 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4182         /*
4183          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4184          * validating it and just reschedule.
4185          */
4186         if (queued) {
4187                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4188                 return;
4189         }
4190         /*
4191          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4192          */
4193         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4194                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4195                 return;
4196 #endif
4197
4198         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4199                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4200 }
4201
4202
4203 /**************************************************
4204  * CFS bandwidth control machinery
4205  */
4206
4207 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4208
4209 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4210 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4211
4212 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4213 {
4214         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4215 }
4216
4217 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4218 {
4219         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4220 }
4221
4222 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4223 {
4224         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4225 }
4226 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4227 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4228 {
4229         return true;
4230 }
4231
4232 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4233 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4234 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4235
4236 /*
4237  * default period for cfs group bandwidth.
4238  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4239  */
4240 static inline u64 default_cfs_period(void)
4241 {
4242         return 100000000ULL;
4243 }
4244
4245 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4246 {
4247         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4252  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4253  * additional synchronization around rq->lock.
4254  *
4255  * requires cfs_b->lock
4256  */
4257 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4258 {
4259         u64 now;
4260
4261         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4262                 return;
4263
4264         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4265         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4266         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4267         cfs_b->expires_seq++;
4268 }
4269
4270 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4271 {
4272         return &tg->cfs_bandwidth;
4273 }
4274
4275 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4276 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4277 {
4278         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4279                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4280
4281         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4282 }
4283
4284 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4285 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4286 {
4287         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4288         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4289         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4290         int expires_seq;
4291
4292         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4293         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4294
4295         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4296         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4297                 amount = min_amount;
4298         else {
4299                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4300
4301                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4302                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4303                         cfs_b->runtime -= amount;
4304                         cfs_b->idle = 0;
4305                 }
4306         }
4307         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4308         expires = cfs_b->runtime_expires;
4309         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4310
4311         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4312         /*
4313          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4314          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4315          * issued.
4316          */
4317         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4318                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4319                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4320         }
4321
4322         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4323 }
4324
4325 /*
4326  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4327  * fact that rq->clock snapshots this value.
4328  */
4329 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4330 {
4331         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4332
4333         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4334         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4335                 return;
4336
4337         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4338                 return;
4339
4340         /*
4341          * If the local deadline has passed we have to consider the
4342          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4343          * has not truly expired.
4344          *
4345          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4346          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4347          */
4348         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4349                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4350                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4351         } else {
4352                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4353                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4354         }
4355 }
4356
4357 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4358 {
4359         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4360         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4361         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4362
4363         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4364                 return;
4365
4366         /*
4367          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4368          * hierarchy can be throttled
4369          */
4370         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4371                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4372 }
4373
4374 static __always_inline
4375 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4376 {
4377         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4378                 return;
4379
4380         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4381 }
4382
4383 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4384 {
4385         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4386 }
4387
4388 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4389 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4390 {
4391         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4392 }
4393
4394 /*
4395  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4396  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4397  * load-balance operations.
4398  */
4399 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4400                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4401 {
4402         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4403
4404         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4405         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4406
4407         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4408                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4409 }
4410
4411 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4412 {
4413         struct rq *rq = data;
4414         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4415
4416         cfs_rq->throttle_count--;
4417         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4418                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4419                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4420                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4421         }
4422
4423         return 0;
4424 }
4425
4426 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4427 {
4428         struct rq *rq = data;
4429         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4430
4431         /* group is entering throttled state, stop time */
4432         if (!cfs_rq->throttle_count)
4433                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4434         cfs_rq->throttle_count++;
4435
4436         return 0;
4437 }
4438
4439 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4440 {
4441         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4442         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4443         struct sched_entity *se;
4444         long task_delta, dequeue = 1;
4445         bool empty;
4446
4447         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4448
4449         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4450         rcu_read_lock();
4451         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4452         rcu_read_unlock();
4453
4454         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4455         for_each_sched_entity(se) {
4456                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4457                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4458                 if (!se->on_rq)
4459                         break;
4460
4461                 if (dequeue)
4462                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4463                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4464
4465                 if (qcfs_rq->load.weight)
4466                         dequeue = 0;
4467         }
4468
4469         if (!se)
4470                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4471
4472         cfs_rq->throttled = 1;
4473         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4474         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4475         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4476
4477         /*
4478          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4479          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4480          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4481          */
4482         if (cfs_b->distribute_running)
4483                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4484         else
4485                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4486
4487         /*
4488          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4489          * timer is running.
4490          */
4491         if (empty)
4492                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4493
4494         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4495 }
4496
4497 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4498 {
4499         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4500         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4501         struct sched_entity *se;
4502         int enqueue = 1;
4503         long task_delta;
4504
4505         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4506
4507         cfs_rq->throttled = 0;
4508
4509         update_rq_clock(rq);
4510
4511         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4512         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4513         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4514         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4515
4516         /* update hierarchical throttle state */
4517         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4518
4519         if (!cfs_rq->load.weight)
4520                 return;
4521
4522         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4523         for_each_sched_entity(se) {
4524                 if (se->on_rq)
4525                         enqueue = 0;
4526
4527                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4528                 if (enqueue)
4529                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4530                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4531
4532                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4533                         break;
4534         }
4535
4536         if (!se)
4537                 add_nr_running(rq, task_delta);
4538
4539         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4540         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4541                 resched_curr(rq);
4542 }
4543
4544 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4545                 u64 remaining, u64 expires)
4546 {
4547         struct cfs_rq *cfs_rq;
4548         u64 runtime;
4549         u64 starting_runtime = remaining;
4550
4551         rcu_read_lock();
4552         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4553                                 throttled_list) {
4554                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4555                 struct rq_flags rf;
4556
4557                 rq_lock(rq, &rf);
4558                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4559                         goto next;
4560
4561                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4562                 if (runtime > remaining)
4563                         runtime = remaining;
4564                 remaining -= runtime;
4565
4566                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4567                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4568
4569                 /* we check whether we're throttled above */
4570                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4571                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4572
4573 next:
4574                 rq_unlock(rq, &rf);
4575
4576                 if (!remaining)
4577                         break;
4578         }
4579         rcu_read_unlock();
4580
4581         return starting_runtime - remaining;
4582 }
4583
4584 /*
4585  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4586  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4587  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4588  * used to track this state.
4589  */
4590 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4591 {
4592         u64 runtime, runtime_expires;
4593         int throttled;
4594
4595         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4596         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4597                 goto out_deactivate;
4598
4599         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4600         cfs_b->nr_periods += overrun;
4601
4602         /*
4603          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4604          * we're going inactive then everything else can be deferred
4605          */
4606         if (cfs_b->idle && !throttled)
4607                 goto out_deactivate;
4608
4609         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4610
4611         if (!throttled) {
4612                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4613                 cfs_b->idle = 1;
4614                 return 0;
4615         }
4616
4617         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4618         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4619
4620         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4621
4622         /*
4623          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4624          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4625          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4626          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4627          * only by limited amounts in that extreme case.
4628          */
4629         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4630                 runtime = cfs_b->runtime;
4631                 cfs_b->distribute_running = 1;
4632                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4633                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4634                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4635                                                  runtime_expires);
4636                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4637
4638                 cfs_b->distribute_running = 0;
4639                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4640
4641                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4642         }
4643
4644         /*
4645          * While we are ensured activity in the period following an
4646          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4647          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4648          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4649          */
4650         cfs_b->idle = 0;
4651
4652         return 0;
4653
4654 out_deactivate:
4655         return 1;
4656 }
4657
4658 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4659 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4660 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4661 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4662 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4663 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4664
4665 /*
4666  * Are we near the end of the current quota period?
4667  *
4668  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4669  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4670  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4671  */
4672 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4673 {
4674         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4675         u64 remaining;
4676
4677         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4678         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4679                 return 1;
4680
4681         /* is a quota refresh about to occur? */
4682         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4683         if (remaining < min_expire)
4684                 return 1;
4685
4686         return 0;
4687 }
4688
4689 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4690 {
4691         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4692
4693         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4694         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4695                 return;
4696
4697         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4698                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4699                         HRTIMER_MODE_REL);
4700 }
4701
4702 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4703 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4704 {
4705         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4706         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4707
4708         if (slack_runtime <= 0)
4709                 return;
4710
4711         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4712         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4713             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4714                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4715
4716                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4717                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4718                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4719                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4720         }
4721         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4722
4723         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4724         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4725 }
4726
4727 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4728 {
4729         if (!cfs_bandwidth_used())
4730                 return;
4731
4732         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4733                 return;
4734
4735         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4736 }
4737
4738 /*
4739  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4740  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4741  */
4742 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4743 {
4744         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4745         u64 expires;
4746
4747         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4748         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4749         if (cfs_b->distribute_running) {
4750                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4751                 return;
4752         }
4753
4754         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4755                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4756                 return;
4757         }
4758
4759         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4760                 runtime = cfs_b->runtime;
4761
4762         expires = cfs_b->runtime_expires;
4763         if (runtime)
4764                 cfs_b->distribute_running = 1;
4765
4766         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4767
4768         if (!runtime)
4769                 return;
4770
4771         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4772
4773         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4774         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4775                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4776         cfs_b->distribute_running = 0;
4777         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4778 }
4779
4780 /*
4781  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4782  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4783  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4784  */
4785 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4786 {
4787         if (!cfs_bandwidth_used())
4788                 return;
4789
4790         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4791         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4792                 return;
4793
4794         /* ensure the group is not already throttled */
4795         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4796                 return;
4797
4798         /* update runtime allocation */
4799         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4800         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4801                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4802 }
4803
4804 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4805 {
4806         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4807
4808         if (!cfs_bandwidth_used())
4809                 return;
4810
4811         if (!tg->parent)
4812                 return;
4813
4814         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4815         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4816
4817         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4818         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4819 }
4820
4821 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4822 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4823 {
4824         if (!cfs_bandwidth_used())
4825                 return false;
4826
4827         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4828                 return false;
4829
4830         /*
4831          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4832          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4833          */
4834         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4835                 return true;
4836
4837         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4838         return true;
4839 }
4840
4841 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4842 {
4843         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4844                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4845
4846         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4847
4848         return HRTIMER_NORESTART;
4849 }
4850
4851 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4852 {
4853         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4854                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4855         int overrun;
4856         int idle = 0;
4857
4858         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4859         for (;;) {
4860                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4861                 if (!overrun)
4862                         break;
4863
4864                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4865         }
4866         if (idle)
4867                 cfs_b->period_active = 0;
4868         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4869
4870         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4871 }
4872
4873 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4874 {
4875         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4876         cfs_b->runtime = 0;
4877         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4878         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4879
4880         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4881         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4882         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4883         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4884         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4885         cfs_b->distribute_running = 0;
4886 }
4887
4888 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4889 {
4890         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4891         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4892 }
4893
4894 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4895 {
4896         u64 overrun;
4897
4898         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4899
4900         if (cfs_b->period_active)
4901                 return;
4902
4903         cfs_b->period_active = 1;
4904         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4905         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4906         cfs_b->expires_seq++;
4907         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4908 }
4909
4910 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4911 {
4912         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4913         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4914                 return;
4915
4916         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4917         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4918 }
4919
4920 /*
4921  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4922  *
4923  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4924  * bits doesn't do much.
4925  */
4926
4927 /* cpu online calback */
4928 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4929 {
4930         struct task_group *tg;
4931
4932         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4933
4934         rcu_read_lock();
4935         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4936                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4937                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4938
4939                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4940                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4941                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4942         }
4943         rcu_read_unlock();
4944 }
4945
4946 /* cpu offline callback */
4947 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4948 {
4949         struct task_group *tg;
4950
4951         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4952
4953         rcu_read_lock();
4954         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4955                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4956
4957                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4958                         continue;
4959
4960                 /*
4961                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4962                  * there's some valid quota amount
4963                  */
4964                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4965                 /*
4966                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
4967                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4968                  */
4969                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4970
4971                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4972                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4973         }
4974         rcu_read_unlock();
4975 }
4976
4977 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4978 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4979 {
4980         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4981 }
4982
4983 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4984 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4985 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4986 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4987 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4988
4989 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4990 {
4991         return 0;
4992 }
4993
4994 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4995 {
4996         return 0;
4997 }
4998
4999 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5000                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5001 {
5002         return 0;
5003 }
5004
5005 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5006
5007 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5008 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5009 #endif
5010
5011 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5012 {
5013         return NULL;
5014 }
5015 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5016 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5017 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5018
5019 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5020
5021 /**************************************************
5022  * CFS operations on tasks:
5023  */
5024
5025 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5026 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5027 {
5028         struct sched_entity *se = &p->se;
5029         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5030
5031         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5032
5033         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5034                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5035                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5036                 s64 delta = slice - ran;
5037
5038                 if (delta < 0) {
5039                         if (rq->curr == p)
5040                                 resched_curr(rq);
5041                         return;
5042                 }
5043                 hrtick_start(rq, delta);
5044         }
5045 }
5046
5047 /*
5048  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5049  * current task is from our class and nr_running is low enough
5050  * to matter.
5051  */
5052 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5053 {
5054         struct task_struct *curr = rq->curr;
5055
5056         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5057                 return;
5058
5059         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5060                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5061 }
5062 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5063 static inline void
5064 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5065 {
5066 }
5067
5068 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5069 {
5070 }
5071 #endif
5072
5073 /*
5074  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5075  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5076  * then put the task into the rbtree:
5077  */
5078 static void
5079 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5080 {
5081         struct cfs_rq *cfs_rq;
5082         struct sched_entity *se = &p->se;
5083
5084         /*
5085          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5086          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5087          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5088          * estimated utilization, before we update schedutil.
5089          */
5090         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5091
5092         /*
5093          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5094          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5095          * passed.
5096          */
5097         if (p->in_iowait)
5098                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5099
5100         for_each_sched_entity(se) {
5101                 if (se->on_rq)
5102                         break;
5103                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5104                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5105
5106                 /*
5107                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5108                  *
5109                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5110                  * post the final h_nr_running increment below.
5111                  */
5112                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5113                         break;
5114                 cfs_rq->h_nr_running++;
5115
5116                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5117         }
5118
5119         for_each_sched_entity(se) {
5120                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5121                 cfs_rq->h_nr_running++;
5122
5123                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5124                         break;
5125
5126                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5127                 update_cfs_group(se);
5128         }
5129
5130         if (!se)
5131                 add_nr_running(rq, 1);
5132
5133         hrtick_update(rq);
5134 }
5135
5136 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5137
5138 /*
5139  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5140  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5141  * update the fair scheduling stats:
5142  */
5143 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5144 {
5145         struct cfs_rq *cfs_rq;
5146         struct sched_entity *se = &p->se;
5147         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5148
5149         for_each_sched_entity(se) {
5150                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5151                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5152
5153                 /*
5154                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5155                  *
5156                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5157                  * post the final h_nr_running decrement below.
5158                 */
5159                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5160                         break;
5161                 cfs_rq->h_nr_running--;
5162
5163                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5164                 if (cfs_rq->load.weight) {
5165                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5166                         se = parent_entity(se);
5167                         /*
5168                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5169                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5170                          */
5171                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5172                                 set_next_buddy(se);
5173                         break;
5174                 }
5175                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5176         }
5177
5178         for_each_sched_entity(se) {
5179                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5180                 cfs_rq->h_nr_running--;
5181
5182                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5183                         break;
5184
5185                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5186                 update_cfs_group(se);
5187         }
5188
5189         if (!se)
5190                 sub_nr_running(rq, 1);
5191
5192         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5193         hrtick_update(rq);
5194 }
5195
5196 #ifdef CONFIG_SMP
5197
5198 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5199 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5200 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5201
5202 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5203 /*
5204  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5205  */
5206
5207 /*
5208  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5209  *
5210  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5211  *
5212  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5213  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5214  *
5215  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5216  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5217  *
5218  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5219  *
5220  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5221  *
5222  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5223  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5224  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5225  * fixed_power_int())
5226  *
5227  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5228  */
5229 #define DEGRADE_SHIFT           7
5230
5231 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5232 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5233         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5234         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5235         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5236         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5237         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5238 };
5239
5240 /*
5241  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5242  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5243  * adding any new load.
5244  */
5245 static unsigned long
5246 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5247 {
5248         int j = 0;
5249
5250         if (!missed_updates)
5251                 return load;
5252
5253         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5254                 return 0;
5255
5256         if (idx == 1)
5257                 return load >> missed_updates;
5258
5259         while (missed_updates) {
5260                 if (missed_updates % 2)
5261                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5262
5263                 missed_updates >>= 1;
5264                 j++;
5265         }
5266         return load;
5267 }
5268
5269 static struct {
5270         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5271         atomic_t nr_cpus;
5272         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5273         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5274         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5275 } nohz ____cacheline_aligned;
5276
5277 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5278
5279 /**
5280  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5281  * @this_rq: The rq to update statistics for
5282  * @this_load: The current load
5283  * @pending_updates: The number of missed updates
5284  *
5285  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5286  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5287  *
5288  * This function computes a decaying average:
5289  *
5290  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5291  *
5292  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5293  * the @pending_updates argument.
5294  *
5295  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5296  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5297  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5298  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5299  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5300  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5301  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5302  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5303  *
5304  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5305  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5306  *
5307  * For regular NOHZ, this reduces to:
5308  *
5309  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5310  *
5311  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5312  * term.
5313  */
5314 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5315                             unsigned long pending_updates)
5316 {
5317         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5318         int i, scale;
5319
5320         this_rq->nr_load_updates++;
5321
5322         /* Update our load: */
5323         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5324         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5325                 unsigned long old_load, new_load;
5326
5327                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5328
5329                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5330 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5331                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5332                 if (tickless_load) {
5333                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5334                         /*
5335                          * old_load can never be a negative value because a
5336                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5337                          * original tickless_load.
5338                          */
5339                         old_load += tickless_load;
5340                 }
5341 #endif
5342                 new_load = this_load;
5343                 /*
5344                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5345                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5346                  * example.
5347                  */
5348                 if (new_load > old_load)
5349                         new_load += scale - 1;
5350
5351                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5352         }
5353 }
5354
5355 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5356 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5357 {
5358         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5359 }
5360
5361 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5362 /*
5363  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5364  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5365  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5366  *
5367  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5368  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5369  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5370  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5371  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5372  *
5373  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5374  */
5375
5376 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5377                                  unsigned long curr_jiffies,
5378                                  unsigned long load)
5379 {
5380         unsigned long pending_updates;
5381
5382         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5383         if (pending_updates) {
5384                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5385                 /*
5386                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5387                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5388                  * its weighted load.
5389                  */
5390                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5391         }
5392 }
5393
5394 /*
5395  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5396  * idle balance.
5397  */
5398 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5399 {
5400         /*
5401          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5402          */
5403         if (weighted_cpuload(this_rq))
5404                 return;
5405
5406         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5407 }
5408
5409 /*
5410  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5411  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5412  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5413  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5414  */
5415 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5416 {
5417         struct rq *this_rq = this_rq();
5418
5419         /*
5420          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5421          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5422          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5423          */
5424         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5425 }
5426
5427 /*
5428  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5429  */
5430 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5431 {
5432         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5433         struct rq *this_rq = this_rq();
5434         unsigned long load;
5435         struct rq_flags rf;
5436
5437         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5438                 return;
5439
5440         load = weighted_cpuload(this_rq);
5441         rq_lock(this_rq, &rf);
5442         update_rq_clock(this_rq);
5443         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5444         rq_unlock(this_rq, &rf);
5445 }
5446 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5447 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5448                                         unsigned long curr_jiffies,
5449                                         unsigned long load) { }
5450 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5451
5452 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5453 {
5454 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5455         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5456         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5457 #endif
5458         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5459 }
5460
5461 /*
5462  * Called from scheduler_tick()
5463  */
5464 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5465 {
5466         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5467
5468         if (tick_nohz_tick_stopped())
5469                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5470         else
5471                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5472 }
5473
5474 /*
5475  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5476  * according to the scheduling class and "nice" value.
5477  *
5478  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5479  * balance conservatively.
5480  */
5481 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5482 {
5483         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5484         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5485
5486         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5487                 return total;
5488
5489         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5490 }
5491
5492 /*
5493  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5494  * according to the scheduling class and "nice" value.
5495  */
5496 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5497 {
5498         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5499         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5500
5501         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5502                 return total;
5503
5504         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5505 }
5506
5507 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5508 {
5509         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5510 }
5511
5512 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5513 {
5514         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5515 }
5516
5517 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5518 {
5519         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5520         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5521         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5522
5523         if (nr_running)
5524                 return load_avg / nr_running;
5525
5526         return 0;
5527 }
5528
5529 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5530 {
5531         /*
5532          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5533          * jiffy will not have built up many flips.
5534          */
5535         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5536                 current->wakee_flips >>= 1;
5537                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5538         }
5539
5540         if (current->last_wakee != p) {
5541                 current->last_wakee = p;
5542                 current->wakee_flips++;
5543         }
5544 }
5545
5546 /*
5547  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5548  *
5549  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5550  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5551  *
5552  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5553  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5554  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5555  *
5556  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5557  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5558  *
5559  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5560  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5561  * socket size.
5562  */
5563 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5564 {
5565         unsigned int master = current->wakee_flips;
5566         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5567         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5568
5569         if (master < slave)
5570                 swap(master, slave);
5571         if (slave < factor || master < slave * factor)
5572                 return 0;
5573         return 1;
5574 }
5575
5576 /*
5577  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5578  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5579  * CPU.
5580  *
5581  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5582  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5583  *
5584  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5585  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5586  *                        for the overloaded case.
5587  */
5588 static int
5589 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5590 {
5591         /*
5592          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5593          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5594          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5595          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5596          *
5597          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5598          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5599          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5600          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5601          * on one CPU.
5602          */
5603         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5604                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5605
5606         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5607                 return this_cpu;
5608
5609         return nr_cpumask_bits;
5610 }
5611
5612 static int
5613 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5614                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5615 {
5616         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5617         unsigned long task_load;
5618
5619         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5620
5621         if (sync) {
5622                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5623
5624                 if (current_load > this_eff_load)
5625                         return this_cpu;
5626
5627                 this_eff_load -= current_load;
5628         }
5629
5630         task_load = task_h_load(p);
5631
5632         this_eff_load += task_load;
5633         if (sched_feat(WA_BIAS))
5634                 this_eff_load *= 100;
5635         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5636
5637         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5638         prev_eff_load -= task_load;
5639         if (sched_feat(WA_BIAS))
5640                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5641         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5642
5643         /*
5644          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5645          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5646          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5647          * idle.
5648          */
5649         if (sync)
5650                 prev_eff_load += 1;
5651
5652         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5653 }
5654
5655 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5656                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5657 {
5658         int target = nr_cpumask_bits;
5659
5660         if (sched_feat(WA_IDLE))
5661                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5662
5663         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5664                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5665
5666         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5667         if (target == nr_cpumask_bits)
5668                 return prev_cpu;
5669
5670         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5671         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5672         return target;
5673 }
5674
5675 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5676
5677 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5678 {
5679         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5680 }
5681
5682 /*
5683  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5684  * domain.
5685  *
5686  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5687  */
5688 static struct sched_group *
5689 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5690                   int this_cpu, int sd_flag)
5691 {
5692         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5693         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5694         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5695         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5696         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5697         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5698         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5699         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5700         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5701                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5702
5703         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5704                 load_idx = sd->wake_idx;
5705
5706         do {
5707                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5708                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5709                 int local_group;
5710                 int i;
5711
5712                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5713                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5714                                         &p->cpus_allowed))
5715                         continue;
5716
5717                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5718                                                sched_group_span(group));
5719
5720                 /*
5721                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5722                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5723                  */
5724                 avg_load = 0;
5725                 runnable_load = 0;
5726                 max_spare_cap = 0;
5727
5728                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5729                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5730                         if (local_group)
5731                                 load = source_load(i, load_idx);
5732                         else
5733                                 load = target_load(i, load_idx);
5734
5735                         runnable_load += load;
5736
5737                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5738
5739                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5740
5741                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5742                                 max_spare_cap = spare_cap;
5743                 }
5744
5745                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5746                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5747                                         group->sgc->capacity;
5748                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5749                                         group->sgc->capacity;
5750
5751                 if (local_group) {
5752                         this_runnable_load = runnable_load;
5753                         this_avg_load = avg_load;
5754                         this_spare = max_spare_cap;
5755                 } else {
5756                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5757                                 /*
5758                                  * The runnable load is significantly smaller
5759                                  * so we can pick this new CPU:
5760                                  */
5761                                 min_runnable_load = runnable_load;
5762                                 min_avg_load = avg_load;
5763                                 idlest = group;
5764                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5765                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5766                                 /*
5767                                  * The runnable loads are close so take the
5768                                  * blocked load into account through avg_load:
5769                                  */
5770                                 min_avg_load = avg_load;
5771                                 idlest = group;
5772                         }
5773
5774                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5775                                 most_spare = max_spare_cap;
5776                                 most_spare_sg = group;
5777                         }
5778                 }
5779         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5780
5781         /*
5782          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5783          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5784          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5785          * so we allow for some task stuffing by using
5786          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5787          *
5788          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5789          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5790          * utilization.
5791          */
5792         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5793                 goto skip_spare;
5794
5795         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5796             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5797                 return NULL;
5798
5799         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5800                 return most_spare_sg;
5801
5802 skip_spare:
5803         if (!idlest)
5804                 return NULL;
5805
5806         /*
5807          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5808          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5809          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5810          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5811          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5812          * staying local.
5813          */
5814         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5815             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5816                 return NULL;
5817
5818         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5819                 return NULL;
5820
5821         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5822              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5823                 return NULL;
5824
5825         return idlest;
5826 }
5827
5828 /*
5829  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5830  */
5831 static int
5832 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5833 {
5834         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5835         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5836         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5837         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5838         int shallowest_idle_cpu = -1;
5839         int i;
5840
5841         /* Check if we have any choice: */
5842         if (group->group_weight == 1)
5843                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5844
5845         /* Traverse only the allowed CPUs */
5846         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5847                 if (available_idle_cpu(i)) {
5848                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5849                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5850                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5851                                 /*
5852                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5853                                  * has the smallest exit latency irrespective
5854                                  * of any idle timestamp.
5855                                  */
5856                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5857                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5858                                 shallowest_idle_cpu = i;
5859                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5860                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5861                                 /*
5862                                  * If equal or no active idle state, then
5863                                  * the most recently idled CPU might have
5864                                  * a warmer cache.
5865                                  */
5866                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5867                                 shallowest_idle_cpu = i;
5868                         }
5869                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5870                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5871                         if (load < min_load) {
5872                                 min_load = load;
5873                                 least_loaded_cpu = i;
5874                         }
5875                 }
5876         }
5877
5878         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5879 }
5880
5881 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5882                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5883 {
5884         int new_cpu = cpu;
5885
5886         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5887                 return prev_cpu;
5888
5889         /*
5890          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5891          * prev_cpu's last_update_time.
5892          */
5893         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5894                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5895
5896         while (sd) {
5897                 struct sched_group *group;
5898                 struct sched_domain *tmp;
5899                 int weight;
5900
5901                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5902                         sd = sd->child;
5903                         continue;
5904                 }
5905
5906                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5907                 if (!group) {
5908                         sd = sd->child;
5909                         continue;
5910                 }
5911
5912                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5913                 if (new_cpu == cpu) {
5914                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5915                         sd = sd->child;
5916                         continue;
5917                 }
5918
5919                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5920                 cpu = new_cpu;
5921                 weight = sd->span_weight;
5922                 sd = NULL;
5923                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5924                         if (weight <= tmp->span_weight)
5925                                 break;
5926                         if (tmp->flags & sd_flag)
5927                                 sd = tmp;
5928                 }
5929         }
5930
5931         return new_cpu;
5932 }
5933
5934 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5935 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5936
5937 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5938 {
5939         struct sched_domain_shared *sds;
5940
5941         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5942         if (sds)
5943                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5944 }
5945
5946 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5947 {
5948         struct sched_domain_shared *sds;
5949
5950         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5951         if (sds)
5952                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5953
5954         return def;
5955 }
5956
5957 /*
5958  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5959  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5960  *
5961  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5962  * state should be fairly cheap.
5963  */
5964 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5965 {
5966         int core = cpu_of(rq);
5967         int cpu;
5968
5969         rcu_read_lock();
5970         if (test_idle_cores(core, true))
5971                 goto unlock;
5972
5973         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5974                 if (cpu == core)
5975                         continue;
5976
5977                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5978                         goto unlock;
5979         }
5980
5981         set_idle_cores(core, 1);
5982 unlock:
5983         rcu_read_unlock();
5984 }
5985
5986 /*
5987  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5988  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5989  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5990  */
5991 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5992 {
5993         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5994         int core, cpu;
5995
5996         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5997                 return -1;
5998
5999         if (!test_idle_cores(target, false))
6000                 return -1;
6001
6002         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6003
6004         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6005                 bool idle = true;
6006
6007                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6008                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6009                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6010                                 idle = false;
6011                 }
6012
6013                 if (idle)
6014                         return core;
6015         }
6016
6017         /*
6018          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6019          */
6020         set_idle_cores(target, 0);
6021
6022         return -1;
6023 }
6024
6025 /*
6026  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6027  */
6028 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6029 {
6030         int cpu;
6031
6032         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6033                 return -1;
6034
6035         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6036                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6037                         continue;
6038                 if (available_idle_cpu(cpu))
6039                         return cpu;
6040         }
6041
6042         return -1;
6043 }
6044
6045 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6046
6047 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6048 {
6049         return -1;
6050 }
6051
6052 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6053 {
6054         return -1;
6055 }
6056
6057 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6058
6059 /*
6060  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6061  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6062  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6063  */
6064 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6065 {
6066         struct sched_domain *this_sd;
6067         u64 avg_cost, avg_idle;
6068         u64 time, cost;
6069         s64 delta;
6070         int cpu, nr = INT_MAX;
6071
6072         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6073         if (!this_sd)
6074                 return -1;
6075
6076         /*
6077          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6078          * particularly is sensitive here.
6079          */
6080         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6081         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6082
6083         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6084                 return -1;
6085
6086         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6087                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6088                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6089                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6090                 else
6091                         nr = 4;
6092         }
6093
6094         time = local_clock();
6095
6096         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6097                 if (!--nr)
6098                         return -1;
6099                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6100                         continue;
6101                 if (available_idle_cpu(cpu))
6102                         break;
6103         }
6104
6105         time = local_clock() - time;
6106         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6107         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6108         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6109
6110         return cpu;
6111 }
6112
6113 /*
6114  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6115  */
6116 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6117 {
6118         struct sched_domain *sd;
6119         int i, recent_used_cpu;
6120
6121         if (available_idle_cpu(target))
6122                 return target;
6123
6124         /*
6125          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6126          */
6127         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6128                 return prev;
6129
6130         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6131         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6132         if (recent_used_cpu != prev &&
6133             recent_used_cpu != target &&
6134             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6135             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6136             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6137                 /*
6138                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6139                  * candidate for the next wake:
6140                  */
6141                 p->recent_used_cpu = prev;
6142                 return recent_used_cpu;
6143         }
6144
6145         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6146         if (!sd)
6147                 return target;
6148
6149         i = select_idle_core(p, sd, target);
6150         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6151                 return i;
6152
6153         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6154         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6155                 return i;
6156
6157         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6158         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6159                 return i;
6160
6161         return target;
6162 }
6163
6164 /**
6165  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6166  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6167  *
6168  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6169  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6170  * (ie cpu_capacity).
6171  *
6172  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6173  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6174  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6175  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6176  * (arch_scale_freq_capacity()).
6177  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6178  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6179  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6180  *
6181  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6182  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6183  * currently RUNNABLE on that CPU.
6184  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6185  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6186  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6187  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6188  *
6189  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6190  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6191  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6192  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6193  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6194  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6195  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6196  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6197  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6198  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6199  *
6200  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6201  */
6202 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6203 {
6204         struct cfs_rq *cfs_rq;
6205         unsigned int util;
6206
6207         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6208         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6209
6210         if (sched_feat(UTIL_EST))
6211                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6212
6213         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6214 }
6215
6216 /*
6217  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6218  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6219  * @p: the task which utilization should be discounted
6220  *
6221  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6222  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6223  * execution on that CPU.
6224  *
6225  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6226  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6227  * contributing to the CPU utilization.
6228  */
6229 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6230 {
6231         struct cfs_rq *cfs_rq;
6232         unsigned int util;
6233
6234         /* Task has no contribution or is new */
6235         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6236                 return cpu_util(cpu);
6237
6238         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6239         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6240
6241         /* Discount task's util from CPU's util */
6242         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6243
6244         /*
6245          * Covered cases:
6246          *
6247          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6248          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6249          *    and thus we return:
6250          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6251          *
6252          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6253          *    IDLE, then:
6254          *      cpu_util >= task_util
6255          *      cpu_util > util_est (== 0)
6256          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6257          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6258          *
6259          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6260          *      util_est > cpu_util
6261          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6262          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6263          *    considering the expected utilization of tasks already
6264          *    runnable on that CPU.
6265          *
6266          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6267          * covered by the following code when estimated utilization is
6268          * enabled.
6269          */
6270         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6271                 unsigned int estimated =
6272                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6273
6274                 /*
6275                  * Despite the following checks we still have a small window
6276                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6277                  * races with LB's detach_task():
6278                  *
6279                  *   detach_task()
6280                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6281                  *     ---------------------------------- A
6282                  *     deactivate_task()                   \
6283                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6284                  *         util_est_dequeue()              /
6285                  *     ---------------------------------- B
6286                  *
6287                  * The additional check on "current == p" it's required to
6288                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6289                  * reducing the chances for the above race.
6290                  */
6291                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p)) {
6292                         estimated -= min_t(unsigned int, estimated,
6293                                            (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
6294                 }
6295                 util = max(util, estimated);
6296         }
6297
6298         /*
6299          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6300          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6301          * the cpu_util call.
6302          */
6303         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6304 }
6305
6306 /*
6307  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6308  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6309  *
6310  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6311  * BALANCE_WAKE sort things out.
6312  */
6313 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6314 {
6315         long min_cap, max_cap;
6316
6317         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6318         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6319
6320         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6321         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6322                 return 0;
6323
6324         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6325         sync_entity_load_avg(&p->se);
6326
6327         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6328 }
6329
6330 /*
6331  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6332  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6333  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6334  *
6335  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6336  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6337  *
6338  * Returns the target CPU number.
6339  *
6340  * preempt must be disabled.
6341  */
6342 static int
6343 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6344 {
6345         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6346         int cpu = smp_processor_id();
6347         int new_cpu = prev_cpu;
6348         int want_affine = 0;
6349         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6350
6351         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6352                 record_wakee(p);
6353                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6354                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6355         }
6356
6357         rcu_read_lock();
6358         for_each_domain(cpu, tmp) {
6359                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6360                         break;
6361
6362                 /*
6363                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6364                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6365                  */
6366                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6367                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6368                         if (cpu != prev_cpu)
6369                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6370
6371                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6372                         break;
6373                 }
6374
6375                 if (tmp->flags & sd_flag)
6376                         sd = tmp;
6377                 else if (!want_affine)
6378                         break;
6379         }
6380
6381         if (unlikely(sd)) {
6382                 /* Slow path */
6383                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6384         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6385                 /* Fast path */
6386
6387                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6388
6389                 if (want_affine)
6390                         current->recent_used_cpu = cpu;
6391         }
6392         rcu_read_unlock();
6393
6394         return new_cpu;
6395 }
6396
6397 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6398
6399 /*
6400  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6401  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6402  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6403  */
6404 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6405 {
6406         /*
6407          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6408          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6409          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6410          * the task on the new runqueue.
6411          */
6412         if (p->state == TASK_WAKING) {
6413                 struct sched_entity *se = &p->se;
6414                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6415                 u64 min_vruntime;
6416
6417 #ifndef CONFIG_64BIT
6418                 u64 min_vruntime_copy;
6419
6420                 do {
6421                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6422                         smp_rmb();
6423                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6424                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6425 #else
6426                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6427 #endif
6428
6429                 se->vruntime -= min_vruntime;
6430         }
6431
6432         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6433                 /*
6434                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6435                  * rq->lock and can modify state directly.
6436                  */
6437                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6438                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6439
6440         } else {
6441                 /*
6442                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6443                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6444                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6445                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6446                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6447                  * sounds not bad.
6448                  */
6449                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6450         }
6451
6452         /* Tell new CPU we are migrated */
6453         p->se.avg.last_update_time = 0;
6454
6455         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6456         p->se.exec_start = 0;
6457
6458         update_scan_period(p, new_cpu);
6459 }
6460
6461 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6462 {
6463         remove_entity_load_avg(&p->se);
6464 }
6465 #endif /* CONFIG_SMP */
6466
6467 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6468 {
6469         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6470
6471         /*
6472          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6473          * to virtual-time in his units.
6474          *
6475          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6476          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6477          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6478          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6479          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6480          *
6481          * This is especially important for buddies when the leftmost
6482          * task is higher priority than the buddy.
6483          */
6484         return calc_delta_fair(gran, se);
6485 }
6486
6487 /*
6488  * Should 'se' preempt 'curr'.
6489  *
6490  *             |s1
6491  *        |s2
6492  *   |s3
6493  *         g
6494  *      |<--->|c
6495  *
6496  *  w(c, s1) = -1
6497  *  w(c, s2) =  0
6498  *  w(c, s3) =  1
6499  *
6500  */
6501 static int
6502 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6503 {
6504         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6505
6506         if (vdiff <= 0)
6507                 return -1;
6508
6509         gran = wakeup_gran(se);
6510         if (vdiff > gran)
6511                 return 1;
6512
6513         return 0;
6514 }
6515
6516 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6517 {
6518         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6519                 return;
6520
6521         for_each_sched_entity(se) {
6522                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6523                         return;
6524                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6525         }
6526 }
6527
6528 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6529 {
6530         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6531                 return;
6532
6533         for_each_sched_entity(se) {
6534                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6535                         return;
6536                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6537         }
6538 }
6539
6540 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6541 {
6542         for_each_sched_entity(se)
6543                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6544 }
6545
6546 /*
6547  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6548  */
6549 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6550 {
6551         struct task_struct *curr = rq->curr;
6552         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6553         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6554         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6555         int next_buddy_marked = 0;
6556
6557         if (unlikely(se == pse))
6558                 return;
6559
6560         /*
6561          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6562          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6563          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6564          * next-buddy nomination below.
6565          */
6566         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6567                 return;
6568
6569         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6570                 set_next_buddy(pse);
6571                 next_buddy_marked = 1;
6572         }
6573
6574         /*
6575          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6576          * wake up path.
6577          *
6578          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6579          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6580          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6581          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6582          * below.
6583          */
6584         if (test_tsk_need_resched(curr))
6585                 return;
6586
6587         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6588         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6589             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6590                 goto preempt;
6591
6592         /*
6593          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6594          * is driven by the tick):
6595          */
6596         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6597                 return;
6598
6599         find_matching_se(&se, &pse);
6600         update_curr(cfs_rq_of(se));
6601         BUG_ON(!pse);
6602         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6603                 /*
6604                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6605                  * triggering this preemption.
6606                  */
6607                 if (!next_buddy_marked)
6608                         set_next_buddy(pse);
6609                 goto preempt;
6610         }
6611
6612         return;
6613
6614 preempt:
6615         resched_curr(rq);
6616         /*
6617          * Only set the backward buddy when the current task is still
6618          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6619          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6620          * point, either of which can * drop the rq lock.
6621          *
6622          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6623          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6624          */
6625         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6626                 return;
6627
6628         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6629                 set_last_buddy(se);
6630 }
6631
6632 static struct task_struct *
6633 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6634 {
6635         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6636         struct sched_entity *se;
6637         struct task_struct *p;
6638         int new_tasks;
6639
6640 again:
6641         if (!cfs_rq->nr_running)
6642                 goto idle;
6643
6644 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6645         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6646                 goto simple;
6647
6648         /*
6649          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6650          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6651          *
6652          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6653          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6654          */
6655
6656         do {
6657                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6658
6659                 /*
6660                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6661                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6662                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6663                  * forget we've ever seen it.
6664                  */
6665                 if (curr) {
6666                         if (curr->on_rq)
6667                                 update_curr(cfs_rq);
6668                         else
6669                                 curr = NULL;
6670
6671                         /*
6672                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6673                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6674                          * Therefore the nr_running test will indeed
6675                          * be correct.
6676                          */
6677                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6678                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6679
6680                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6681                                         goto idle;
6682
6683                                 goto simple;
6684                         }
6685                 }
6686
6687                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6688                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6689         } while (cfs_rq);
6690
6691         p = task_of(se);
6692
6693         /*
6694          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6695          * is a different task than we started out with, try and touch the
6696          * least amount of cfs_rqs.
6697          */
6698         if (prev != p) {
6699                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6700
6701                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6702                         int se_depth = se->depth;
6703                         int pse_depth = pse->depth;
6704
6705                         if (se_depth <= pse_depth) {
6706                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6707                                 pse = parent_entity(pse);
6708                         }
6709                         if (se_depth >= pse_depth) {
6710                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6711                                 se = parent_entity(se);
6712                         }
6713                 }
6714
6715                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6716                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6717         }
6718
6719         goto done;
6720 simple:
6721 #endif
6722
6723         put_prev_task(rq, prev);
6724
6725         do {
6726                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6727                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6728                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6729         } while (cfs_rq);
6730
6731         p = task_of(se);
6732
6733 done: __maybe_unused;
6734 #ifdef CONFIG_SMP
6735         /*
6736          * Move the next running task to the front of
6737          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6738          * one.
6739          */
6740         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6741 #endif
6742
6743         if (hrtick_enabled(rq))
6744                 hrtick_start_fair(rq, p);
6745
6746         return p;
6747
6748 idle:
6749         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6750
6751         /*
6752          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6753          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6754          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6755          */
6756         if (new_tasks < 0)
6757                 return RETRY_TASK;
6758
6759         if (new_tasks > 0)
6760                 goto again;
6761
6762         return NULL;
6763 }
6764
6765 /*
6766  * Account for a descheduled task:
6767  */
6768 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6769 {
6770         struct sched_entity *se = &prev->se;
6771         struct cfs_rq *cfs_rq;
6772
6773         for_each_sched_entity(se) {
6774                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6775                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6776         }
6777 }
6778
6779 /*
6780  * sched_yield() is very simple
6781  *
6782  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6783  */
6784 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6785 {
6786         struct task_struct *curr = rq->curr;
6787         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6788         struct sched_entity *se = &curr->se;
6789
6790         /*
6791          * Are we the only task in the tree?
6792          */
6793         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6794                 return;
6795
6796         clear_buddies(cfs_rq, se);
6797
6798         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6799                 update_rq_clock(rq);
6800                 /*
6801                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6802                  */
6803                 update_curr(cfs_rq);
6804                 /*
6805                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6806                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6807                  * and double the fastpath cost.
6808                  */
6809                 rq_clock_skip_update(rq);
6810         }
6811
6812         set_skip_buddy(se);
6813 }
6814
6815 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6816 {
6817         struct sched_entity *se = &p->se;
6818
6819         /* throttled hierarchies are not runnable */
6820         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6821                 return false;
6822
6823         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6824         set_next_buddy(se);
6825
6826         yield_task_fair(rq);
6827
6828         return true;
6829 }
6830
6831 #ifdef CONFIG_SMP
6832 /**************************************************
6833  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6834  *
6835  * BASICS
6836  *
6837  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6838  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6839  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6840  *
6841  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6842  *
6843  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6844  * W_i,0 is defined as:
6845  *
6846  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6847  *
6848  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6849  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6850  *
6851  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6852  * weight:
6853  *
6854  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6855  *
6856  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6857  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6858  * can also include other factors [XXX].
6859  *
6860  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6861  * directly from (1):
6862  *
6863  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6864  *
6865  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6866  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6867  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6868  *
6869  * [XXX expand on:
6870  *     - infeasible weights;
6871  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6872  *
6873  *
6874  * SCHED DOMAINS
6875  *
6876  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6877  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6878  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6879  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6880  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6881  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6882  * the groups.
6883  *
6884  * This yields:
6885  *
6886  *     log_2 n     1     n
6887  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6888  *     i = 0      2^i   2^i
6889  *                               `- size of each group
6890  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6891  *         |         `- freq
6892  *         `- sum over all levels
6893  *
6894  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6895  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6896  *
6897  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6898  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6899  *
6900  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6901  *
6902  *             log_2 n
6903  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6904  *             k = 0
6905  *
6906  * And you'll find that:
6907  *
6908  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6909  *
6910  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
6911  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6912  * of:
6913  *
6914  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6915  *
6916  *
6917  * WORK CONSERVING
6918  *
6919  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6920  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
6921  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6922  *
6923  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6924  * time.
6925  *
6926  * [XXX more?]
6927  *
6928  *
6929  * CGROUPS
6930  *
6931  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6932  *
6933  *                                s_k,i
6934  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6935  *                                 S_k
6936  *
6937  * Where
6938  *
6939  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6940  *
6941  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
6942  *
6943  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6944  * property.
6945  *
6946  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6947  *      rewrite all of this once again.]
6948  */
6949
6950 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6951
6952 enum fbq_type { regular, remote, all };
6953
6954 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6955 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6956 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6957 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6958 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
6959 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
6960
6961 struct lb_env {
6962         struct sched_domain     *sd;
6963
6964         struct rq               *src_rq;
6965         int                     src_cpu;
6966
6967         int                     dst_cpu;
6968         struct rq               *dst_rq;
6969
6970         struct cpumask          *dst_grpmask;
6971         int                     new_dst_cpu;
6972         enum cpu_idle_type      idle;
6973         long                    imbalance;
6974         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6975         struct cpumask          *cpus;
6976
6977         unsigned int            flags;
6978
6979         unsigned int            loop;
6980         unsigned int            loop_break;
6981         unsigned int            loop_max;
6982
6983         enum fbq_type           fbq_type;
6984         struct list_head        tasks;
6985 };
6986
6987 /*
6988  * Is this task likely cache-hot:
6989  */
6990 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6991 {
6992         s64 delta;
6993
6994         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6995
6996         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6997                 return 0;
6998
6999         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7000                 return 0;
7001
7002         /*
7003          * Buddy candidates are cache hot:
7004          */
7005         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7006                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7007                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7008                 return 1;
7009
7010         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7011                 return 1;
7012         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7013                 return 0;
7014
7015         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7016
7017         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7018 }
7019
7020 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7021 /*
7022  * Returns 1, if task migration degrades locality
7023  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7024  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7025  */
7026 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7027 {
7028         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7029         unsigned long src_weight, dst_weight;
7030         int src_nid, dst_nid, dist;
7031
7032         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7033                 return -1;
7034
7035         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7036                 return -1;
7037
7038         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7039         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7040
7041         if (src_nid == dst_nid)
7042                 return -1;
7043
7044         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7045         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7046                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7047                         return 1;
7048                 else
7049                         return -1;
7050         }
7051
7052         /* Encourage migration to the preferred node. */
7053         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7054                 return 0;
7055
7056         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7057         if (env->idle == CPU_IDLE)
7058                 return -1;
7059
7060         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7061         if (numa_group) {
7062                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7063                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7064         } else {
7065                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7066                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7067         }
7068
7069         return dst_weight < src_weight;
7070 }
7071
7072 #else
7073 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7074                                              struct lb_env *env)
7075 {
7076         return -1;
7077 }
7078 #endif
7079
7080 /*
7081  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7082  */
7083 static
7084 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7085 {
7086         int tsk_cache_hot;
7087
7088         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7089
7090         /*
7091          * We do not migrate tasks that are:
7092          * 1) throttled_lb_pair, or
7093          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7094          * 3) running (obviously), or
7095          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7096          */
7097         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7098                 return 0;
7099
7100         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7101                 int cpu;
7102
7103                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7104
7105                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7106
7107                 /*
7108                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7109                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7110                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7111                  *
7112                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7113                  * already computed one in current iteration.
7114                  */
7115                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7116                         return 0;
7117
7118                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7119                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7120                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7121                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7122                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7123                                 break;
7124                         }
7125                 }
7126
7127                 return 0;
7128         }
7129
7130         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7131         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7132
7133         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7134                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7135                 return 0;
7136         }
7137
7138         /*
7139          * Aggressive migration if:
7140          * 1) destination numa is preferred
7141          * 2) task is cache cold, or
7142          * 3) too many balance attempts have failed.
7143          */
7144         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7145         if (tsk_cache_hot == -1)
7146                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7147
7148         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7149             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7150                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7151                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7152                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7153                 }
7154                 return 1;
7155         }
7156
7157         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7158         return 0;
7159 }
7160
7161 /*
7162  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7163  */
7164 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7165 {
7166         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7167
7168         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7169         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7170         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7171 }
7172
7173 /*
7174  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7175  * part of active balancing operations within "domain".
7176  *
7177  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7178  */
7179 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7180 {
7181         struct task_struct *p;
7182
7183         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7184
7185         list_for_each_entry_reverse(p,
7186                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7187                 if (!can_migrate_task(p, env))
7188                         continue;
7189
7190                 detach_task(p, env);
7191
7192                 /*
7193                  * Right now, this is only the second place where
7194                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7195                  * so we can safely collect stats here rather than
7196                  * inside detach_tasks().
7197                  */
7198                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7199                 return p;
7200         }
7201         return NULL;
7202 }
7203
7204 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7205
7206 /*
7207  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7208  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7209  *
7210  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7211  */
7212 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7213 {
7214         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7215         struct task_struct *p;
7216         unsigned long load;
7217         int detached = 0;
7218
7219         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7220
7221         if (env->imbalance <= 0)
7222                 return 0;
7223
7224         while (!list_empty(tasks)) {
7225                 /*
7226                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7227                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7228                  */
7229                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7230                         break;
7231
7232                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7233
7234                 env->loop++;
7235                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7236                 if (env->loop > env->loop_max)
7237                         break;
7238
7239                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7240                 if (env->loop > env->loop_break) {
7241                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7242                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7243                         break;
7244                 }
7245
7246                 if (!can_migrate_task(p, env))
7247                         goto next;
7248
7249                 load = task_h_load(p);
7250
7251                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7252                         goto next;
7253
7254                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7255                         goto next;
7256
7257                 detach_task(p, env);
7258                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7259
7260                 detached++;
7261                 env->imbalance -= load;
7262
7263 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7264                 /*
7265                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7266                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7267                  * the critical section.
7268                  */
7269                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7270                         break;
7271 #endif
7272
7273                 /*
7274                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7275                  * weighted load.
7276                  */
7277                 if (env->imbalance <= 0)
7278                         break;
7279
7280                 continue;
7281 next:
7282                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7283         }
7284
7285         /*
7286          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7287          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7288          * than inside detach_one_task().
7289          */
7290         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7291
7292         return detached;
7293 }
7294
7295 /*
7296  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7297  */
7298 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7299 {
7300         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7301
7302         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7303         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7304         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7305         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7306 }
7307
7308 /*
7309  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7310  * its new rq.
7311  */
7312 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7313 {
7314         struct rq_flags rf;
7315
7316         rq_lock(rq, &rf);
7317         update_rq_clock(rq);
7318         attach_task(rq, p);
7319         rq_unlock(rq, &rf);
7320 }
7321
7322 /*
7323  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7324  * new rq.
7325  */
7326 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7327 {
7328         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7329         struct task_struct *p;
7330         struct rq_flags rf;
7331
7332         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7333         update_rq_clock(env->dst_rq);
7334
7335         while (!list_empty(tasks)) {
7336                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7337                 list_del_init(&p->se.group_node);
7338
7339                 attach_task(env->dst_rq, p);
7340         }
7341
7342         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7343 }
7344
7345 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7346 {
7347         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7348                 return true;
7349
7350         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7351                 return true;
7352
7353         return false;
7354 }
7355
7356 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7357 {
7358         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7359                 return true;
7360
7361         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7362                 return true;
7363
7364 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7365         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7366                 return true;
7367 #endif
7368
7369         return false;
7370 }
7371
7372 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7373
7374 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7375 {
7376         if (cfs_rq->load.weight)
7377                 return false;
7378
7379         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7380                 return false;
7381
7382         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7383                 return false;
7384
7385         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7386                 return false;
7387
7388         return true;
7389 }
7390
7391 static void update_blocked_averages(int cpu)
7392 {
7393         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7394         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7395         const struct sched_class *curr_class;
7396         struct rq_flags rf;
7397         bool done = true;
7398
7399         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7400         update_rq_clock(rq);
7401
7402         /*
7403          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7404          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7405          */
7406         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7407                 struct sched_entity *se;
7408
7409                 /* throttled entities do not contribute to load */
7410                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7411                         continue;
7412
7413                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7414                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7415
7416                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7417                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7418                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7419                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7420
7421                 /*
7422                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7423                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7424                  */
7425                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7426                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7427
7428                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7429                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7430                         done = false;
7431         }
7432
7433         curr_class = rq->curr->sched_class;
7434         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7435         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7436         update_irq_load_avg(rq, 0);
7437         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7438         if (others_have_blocked(rq))
7439                 done = false;
7440
7441 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7442         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7443         if (done)
7444                 rq->has_blocked_load = 0;
7445 #endif
7446         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7447 }
7448
7449 /*
7450  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7451  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7452  * group is a fraction of its parents load.
7453  */
7454 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7455 {
7456         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7457         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7458         unsigned long now = jiffies;
7459         unsigned long load;
7460
7461         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7462                 return;
7463
7464         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7465         for_each_sched_entity(se) {
7466                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7467                 cfs_rq->h_load_next = se;
7468                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7469                         break;
7470         }
7471
7472         if (!se) {
7473                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7474                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7475         }
7476
7477         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7478                 load = cfs_rq->h_load;
7479                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7480                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7481                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7482                 cfs_rq->h_load = load;
7483                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7484         }
7485 }
7486
7487 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7488 {
7489         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7490
7491         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7492         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7493                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7494 }
7495 #else
7496 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7497 {
7498         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7499         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7500         const struct sched_class *curr_class;
7501         struct rq_flags rf;
7502
7503         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7504         update_rq_clock(rq);
7505         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7506
7507         curr_class = rq->curr->sched_class;
7508         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7509         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7510         update_irq_load_avg(rq, 0);
7511 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7512         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7513         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7514                 rq->has_blocked_load = 0;
7515 #endif
7516         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7517 }
7518
7519 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7520 {
7521         return p->se.avg.load_avg;
7522 }
7523 #endif
7524
7525 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7526
7527 enum group_type {
7528         group_other = 0,
7529         group_imbalanced,
7530         group_overloaded,
7531 };
7532
7533 /*
7534  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7535  */
7536 struct sg_lb_stats {
7537         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7538         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7539         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7540         unsigned long load_per_task;
7541         unsigned long group_capacity;
7542         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7543         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7544         unsigned int idle_cpus;
7545         unsigned int group_weight;
7546         enum group_type group_type;
7547         int group_no_capacity;
7548 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7549         unsigned int nr_numa_running;
7550         unsigned int nr_preferred_running;
7551 #endif
7552 };
7553
7554 /*
7555  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7556  *               during load balancing.
7557  */
7558 struct sd_lb_stats {
7559         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7560         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7561         unsigned long total_running;
7562         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7563         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7564         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7565
7566         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7567         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7568 };
7569
7570 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7571 {
7572         /*
7573          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7574          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7575          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7576          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7577          */
7578         *sds = (struct sd_lb_stats){
7579                 .busiest = NULL,
7580                 .local = NULL,
7581                 .total_running = 0UL,
7582                 .total_load = 0UL,
7583                 .total_capacity = 0UL,
7584                 .busiest_stat = {
7585                         .avg_load = 0UL,
7586                         .sum_nr_running = 0,
7587                         .group_type = group_other,
7588                 },
7589         };
7590 }
7591
7592 /**
7593  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7594  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7595  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7596  *
7597  * Return: The load index.
7598  */
7599 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7600                                         enum cpu_idle_type idle)
7601 {
7602         int load_idx;
7603
7604         switch (idle) {
7605         case CPU_NOT_IDLE:
7606                 load_idx = sd->busy_idx;
7607                 break;
7608
7609         case CPU_NEWLY_IDLE:
7610                 load_idx = sd->newidle_idx;
7611                 break;
7612         default:
7613                 load_idx = sd->idle_idx;
7614                 break;
7615         }
7616
7617         return load_idx;
7618 }
7619
7620 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7621 {
7622         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7623         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7624         unsigned long used, free;
7625         unsigned long irq;
7626
7627         irq = cpu_util_irq(rq);
7628
7629         if (unlikely(irq >= max))
7630                 return 1;
7631
7632         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7633         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7634
7635         if (unlikely(used >= max))
7636                 return 1;
7637
7638         free = max - used;
7639
7640         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7641 }
7642
7643 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7644 {
7645         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7646         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7647
7648         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7649
7650         if (!capacity)
7651                 capacity = 1;
7652
7653         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7654         sdg->sgc->capacity = capacity;
7655         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7656 }
7657
7658 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7659 {
7660         struct sched_domain *child = sd->child;
7661         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7662         unsigned long capacity, min_capacity;
7663         unsigned long interval;
7664
7665         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7666         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7667         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7668
7669         if (!child) {
7670                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7671                 return;
7672         }
7673
7674         capacity = 0;
7675         min_capacity = ULONG_MAX;
7676
7677         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7678                 /*
7679                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7680                  * span the current group.
7681                  */
7682
7683                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7684                         struct sched_group_capacity *sgc;
7685                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7686
7687                         /*
7688                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7689                          * gets here before we've attached the domains to the
7690                          * runqueues.
7691                          *
7692                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7693                          * in update_cpu_capacity().
7694                          *
7695                          * This avoids capacity from being 0 and
7696                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7697                          */
7698                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7699                                 capacity += capacity_of(cpu);
7700                         } else {
7701                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7702                                 capacity += sgc->capacity;
7703                         }
7704
7705                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7706                 }
7707         } else  {
7708                 /*
7709                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7710                  * span the current group.
7711                  */
7712
7713                 group = child->groups;
7714                 do {
7715                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7716
7717                         capacity += sgc->capacity;
7718                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7719                         group = group->next;
7720                 } while (group != child->groups);
7721         }
7722
7723         sdg->sgc->capacity = capacity;
7724         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7725 }
7726
7727 /*
7728  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7729  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7730  * Return true is the capacity is reduced
7731  */
7732 static inline int
7733 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7734 {
7735         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7736                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7737 }
7738
7739 /*
7740  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7741  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7742  *
7743  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7744  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7745  * Something like:
7746  *
7747  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7748  *              *     * * *
7749  *
7750  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7751  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7752  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7753  *
7754  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7755  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7756  * moving tasks due to affinity constraints.
7757  *
7758  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7759  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7760  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7761  * to create an effective group imbalance.
7762  *
7763  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7764  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7765  * subtle and fragile situation.
7766  */
7767
7768 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7769 {
7770         return group->sgc->imbalance;
7771 }
7772
7773 /*
7774  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7775  * be used by some tasks.
7776  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7777  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7778  * available capacity for CFS tasks.
7779  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7780  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7781  * capacity in meaningful for the load balancer.
7782  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7783  * any benefit for the load balance.
7784  */
7785 static inline bool
7786 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7787 {
7788         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7789                 return true;
7790
7791         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7792                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7793                 return true;
7794
7795         return false;
7796 }
7797
7798 /*
7799  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7800  *  handle.
7801  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7802  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7803  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7804  *  false.
7805  */
7806 static inline bool
7807 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7808 {
7809         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7810                 return false;
7811
7812         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7813                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7814                 return true;
7815
7816         return false;
7817 }
7818
7819 /*
7820  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7821  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7822  */
7823 static inline bool
7824 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7825 {
7826         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7827                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7828 }
7829
7830 static inline enum
7831 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7832                           struct sg_lb_stats *sgs)
7833 {
7834         if (sgs->group_no_capacity)
7835                 return group_overloaded;
7836
7837         if (sg_imbalanced(group))
7838                 return group_imbalanced;
7839
7840         return group_other;
7841 }
7842
7843 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7844 {
7845 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7846         unsigned int cpu = rq->cpu;
7847
7848         if (!rq->has_blocked_load)
7849                 return false;
7850
7851         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7852                 return false;
7853
7854         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7855                 return true;
7856
7857         update_blocked_averages(cpu);
7858
7859         return rq->has_blocked_load;
7860 #else
7861         return false;
7862 #endif
7863 }
7864
7865 /**
7866  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7867  * @env: The load balancing environment.
7868  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7869  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7870  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7871  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7872  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7873  */
7874 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7875                         struct sched_group *group, int load_idx,
7876                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7877                         bool *overload)
7878 {
7879         unsigned long load;
7880         int i, nr_running;
7881
7882         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7883
7884         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7885                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7886
7887                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7888                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7889
7890                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
7891                 if (local_group)
7892                         load = target_load(i, load_idx);
7893                 else
7894                         load = source_load(i, load_idx);
7895
7896                 sgs->group_load += load;
7897                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7898                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7899
7900                 nr_running = rq->nr_running;
7901                 if (nr_running > 1)
7902                         *overload = true;
7903
7904 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7905                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7906                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7907 #endif
7908                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7909                 /*
7910                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7911                  */
7912                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7913                         sgs->idle_cpus++;
7914         }
7915
7916         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7917         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7918         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7919
7920         if (sgs->sum_nr_running)
7921                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7922
7923         sgs->group_weight = group->group_weight;
7924
7925         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7926         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7927 }
7928
7929 /**
7930  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7931  * @env: The load balancing environment.
7932  * @sds: sched_domain statistics
7933  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7934  * @sgs: sched_group statistics
7935  *
7936  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7937  * busiest group.
7938  *
7939  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7940  * busiest group. %false otherwise.
7941  */
7942 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7943                                    struct sd_lb_stats *sds,
7944                                    struct sched_group *sg,
7945                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7946 {
7947         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7948
7949         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7950                 return true;
7951
7952         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7953                 return false;
7954
7955         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7956                 return false;
7957
7958         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7959                 goto asym_packing;
7960
7961         /*
7962          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7963          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7964          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7965          * power/energy consequences are not considered.
7966          */
7967         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7968             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7969                 return false;
7970
7971 asym_packing:
7972         /* This is the busiest node in its class. */
7973         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7974                 return true;
7975
7976         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
7977         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7978                 return true;
7979         /*
7980          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7981          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7982          * of lower priority than ourself as busy.
7983          */
7984         if (sgs->sum_nr_running &&
7985             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7986                 if (!sds->busiest)
7987                         return true;
7988
7989                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
7990                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7991                                       sg->asym_prefer_cpu))
7992                         return true;
7993         }
7994
7995         return false;
7996 }
7997
7998 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7999 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8000 {
8001         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8002                 return regular;
8003         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8004                 return remote;
8005         return all;
8006 }
8007
8008 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8009 {
8010         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8011                 return regular;
8012         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8013                 return remote;
8014         return all;
8015 }
8016 #else
8017 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8018 {
8019         return all;
8020 }
8021
8022 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8023 {
8024         return regular;
8025 }
8026 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8027
8028 /**
8029  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8030  * @env: The load balancing environment.
8031  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8032  */
8033 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8034 {
8035         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8036         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8037         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8038         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8039         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8040         bool overload = false;
8041
8042         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8043                 prefer_sibling = 1;
8044
8045 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8046         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8047                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8048 #endif
8049
8050         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8051
8052         do {
8053                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8054                 int local_group;
8055
8056                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8057                 if (local_group) {
8058                         sds->local = sg;
8059                         sgs = local;
8060
8061                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8062                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8063                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8064                 }
8065
8066                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8067                                                 &overload);
8068
8069                 if (local_group)
8070                         goto next_group;
8071
8072                 /*
8073                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8074                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8075                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8076                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8077                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8078                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8079                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8080                  * the tasks on the system).
8081                  */
8082                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8083                     group_has_capacity(env, local) &&
8084                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8085                         sgs->group_no_capacity = 1;
8086                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8087                 }
8088
8089                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8090                         sds->busiest = sg;
8091                         sds->busiest_stat = *sgs;
8092                 }
8093
8094 next_group:
8095                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8096                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8097                 sds->total_load += sgs->group_load;
8098                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8099
8100                 sg = sg->next;
8101         } while (sg != env->sd->groups);
8102
8103 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8104         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8105             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8106
8107                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8108                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8109         }
8110 #endif
8111
8112         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8113                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8114
8115         if (!env->sd->parent) {
8116                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8117                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8118                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8119         }
8120 }
8121
8122 /**
8123  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8124  *                      sched domain.
8125  *
8126  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8127  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8128  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8129  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8130  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8131  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8132  *
8133  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8134  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8135  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8136  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8137  * number.
8138  *
8139  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8140  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8141  *
8142  * @env: The load balancing environment.
8143  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8144  */
8145 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8146 {
8147         int busiest_cpu;
8148
8149         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8150                 return 0;
8151
8152         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8153                 return 0;
8154
8155         if (!sds->busiest)
8156                 return 0;
8157
8158         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8159         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8160                 return 0;
8161
8162         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8163                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8164                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8165
8166         return 1;
8167 }
8168
8169 /**
8170  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8171  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8172  *                      load balancing.
8173  * @env: The load balancing environment.
8174  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8175  */
8176 static inline
8177 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8178 {
8179         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8180         unsigned int imbn = 2;
8181         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8182         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8183
8184         local = &sds->local_stat;
8185         busiest = &sds->busiest_stat;
8186
8187         if (!local->sum_nr_running)
8188                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8189         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8190                 imbn = 1;
8191
8192         scaled_busy_load_per_task =
8193                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8194                 busiest->group_capacity;
8195
8196         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8197             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8198                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8199                 return;
8200         }
8201
8202         /*
8203          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8204          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8205          * moving them.
8206          */
8207
8208         capa_now += busiest->group_capacity *
8209                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8210         capa_now += local->group_capacity *
8211                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8212         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8213
8214         /* Amount of load we'd subtract */
8215         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8216                 capa_move += busiest->group_capacity *
8217                             min(busiest->load_per_task,
8218                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8219         }
8220
8221         /* Amount of load we'd add */
8222         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8223             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8224                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8225                       local->group_capacity;
8226         } else {
8227                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8228                       local->group_capacity;
8229         }
8230         capa_move += local->group_capacity *
8231                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8232         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8233
8234         /* Move if we gain throughput */
8235         if (capa_move > capa_now)
8236                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8237 }
8238
8239 /**
8240  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8241  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8242  * @env: load balance environment
8243  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8244  */
8245 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8246 {
8247         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8248         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8249
8250         local = &sds->local_stat;
8251         busiest = &sds->busiest_stat;
8252
8253         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8254                 /*
8255                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8256                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8257                  */
8258                 busiest->load_per_task =
8259                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8260         }
8261
8262         /*
8263          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8264          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8265          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8266          * skipped when updating the busiest sg:
8267          */
8268         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8269             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8270                 env->imbalance = 0;
8271                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8272         }
8273
8274         /*
8275          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8276          */
8277         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8278             local->group_type   == group_overloaded) {
8279                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8280                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8281                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8282                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8283                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8284                 } else
8285                         load_above_capacity = ~0UL;
8286         }
8287
8288         /*
8289          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8290          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8291          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8292          * we also don't want to reduce the group load below the group
8293          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8294          */
8295         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8296
8297         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8298         env->imbalance = min(
8299                 max_pull * busiest->group_capacity,
8300                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8301         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8302
8303         /*
8304          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8305          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8306          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8307          * moved
8308          */
8309         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8310                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8311 }
8312
8313 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8314
8315 /**
8316  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8317  * if there is an imbalance.
8318  *
8319  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8320  * to restore balance.
8321  *
8322  * @env: The load balancing environment.
8323  *
8324  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8325  */
8326 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8327 {
8328         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8329         struct sd_lb_stats sds;
8330
8331         init_sd_lb_stats(&sds);
8332
8333         /*
8334          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8335          * this level.
8336          */
8337         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8338         local = &sds.local_stat;
8339         busiest = &sds.busiest_stat;
8340
8341         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8342         if (check_asym_packing(env, &sds))
8343                 return sds.busiest;
8344
8345         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8346         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8347                 goto out_balanced;
8348
8349         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8350         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8351                                                 / sds.total_capacity;
8352
8353         /*
8354          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8355          * work because they assume all things are equal, which typically
8356          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8357          */
8358         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8359                 goto force_balance;
8360
8361         /*
8362          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8363          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8364          */
8365         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8366             busiest->group_no_capacity)
8367                 goto force_balance;
8368
8369         /*
8370          * If the local group is busier than the selected busiest group
8371          * don't try and pull any tasks.
8372          */
8373         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8374                 goto out_balanced;
8375
8376         /*
8377          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8378          * average load.
8379          */
8380         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8381                 goto out_balanced;
8382
8383         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8384                 /*
8385                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8386                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8387                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8388                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8389                  * might end up to just move the imbalance on another group
8390                  */
8391                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8392                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8393                         goto out_balanced;
8394         } else {
8395                 /*
8396                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8397                  * imbalance_pct to be conservative.
8398                  */
8399                 if (100 * busiest->avg_load <=
8400                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8401                         goto out_balanced;
8402         }
8403
8404 force_balance:
8405         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8406         calculate_imbalance(env, &sds);
8407         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8408
8409 out_balanced:
8410         env->imbalance = 0;
8411         return NULL;
8412 }
8413
8414 /*
8415  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8416  */
8417 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8418                                      struct sched_group *group)
8419 {
8420         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8421         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8422         int i;
8423
8424         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8425                 unsigned long capacity, wl;
8426                 enum fbq_type rt;
8427
8428                 rq = cpu_rq(i);
8429                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8430
8431                 /*
8432                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8433                  *  - regular: there are !numa tasks
8434                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8435                  *  - all:     there is no distinction
8436                  *
8437                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8438                  * ignore those when there's better options.
8439                  *
8440                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8441                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8442                  * queue by moving tasks around inside the node.
8443                  *
8444                  * If we cannot move enough load due to this classification
8445                  * the next pass will adjust the group classification and
8446                  * allow migration of more tasks.
8447                  *
8448                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8449                  */
8450                 if (rt > env->fbq_type)
8451                         continue;
8452
8453                 capacity = capacity_of(i);
8454
8455                 wl = weighted_cpuload(rq);
8456
8457                 /*
8458                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8459                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8460                  */
8461
8462                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8463                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8464                         continue;
8465
8466                 /*
8467                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8468                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8469                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8470                  * potentially running at a lower capacity.
8471                  *
8472                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8473                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8474                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8475                  * our previous maximum.
8476                  */
8477                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8478                         busiest_load = wl;
8479                         busiest_capacity = capacity;
8480                         busiest = rq;
8481                 }
8482         }
8483
8484         return busiest;
8485 }
8486
8487 /*
8488  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8489  * so long as it is large enough.
8490  */
8491 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8492
8493 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8494 {
8495         struct sched_domain *sd = env->sd;
8496
8497         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8498
8499                 /*
8500                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8501                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8502                  * highest priority CPUs.
8503                  */
8504                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8505                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8506                         return 1;
8507         }
8508
8509         /*
8510          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8511          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8512          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8513          * available on dst_cpu.
8514          */
8515         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8516             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8517                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8518                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8519                         return 1;
8520         }
8521
8522         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8523 }
8524
8525 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8526
8527 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8528 {
8529         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8530         int cpu, balance_cpu = -1;
8531
8532         /*
8533          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8534          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8535          */
8536         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8537                 return 0;
8538
8539         /*
8540          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8541          * to do the newly idle load balance.
8542          */
8543         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8544                 return 1;
8545
8546         /* Try to find first idle CPU */
8547         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8548                 if (!idle_cpu(cpu))
8549                         continue;
8550
8551                 balance_cpu = cpu;
8552                 break;
8553         }
8554
8555         if (balance_cpu == -1)
8556                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8557
8558         /*
8559          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8560          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8561          */
8562         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8563 }
8564
8565 /*
8566  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8567  * tasks if there is an imbalance.
8568  */
8569 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8570                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8571                         int *continue_balancing)
8572 {
8573         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8574         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8575         struct sched_group *group;
8576         struct rq *busiest;
8577         struct rq_flags rf;
8578         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8579
8580         struct lb_env env = {
8581                 .sd             = sd,
8582                 .dst_cpu        = this_cpu,
8583                 .dst_rq         = this_rq,
8584                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8585                 .idle           = idle,
8586                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8587                 .cpus           = cpus,
8588                 .fbq_type       = all,
8589                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8590         };
8591
8592         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8593
8594         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8595
8596 redo:
8597         if (!should_we_balance(&env)) {
8598                 *continue_balancing = 0;
8599                 goto out_balanced;
8600         }
8601
8602         group = find_busiest_group(&env);
8603         if (!group) {
8604                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8605                 goto out_balanced;
8606         }
8607
8608         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8609         if (!busiest) {
8610                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8611                 goto out_balanced;
8612         }
8613
8614         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8615
8616         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8617
8618         env.src_cpu = busiest->cpu;
8619         env.src_rq = busiest;
8620
8621         ld_moved = 0;
8622         if (busiest->nr_running > 1) {
8623                 /*
8624                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8625                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8626                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8627                  * correctly treated as an imbalance.
8628                  */
8629                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8630                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8631
8632 more_balance:
8633                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8634                 update_rq_clock(busiest);
8635
8636                 /*
8637                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8638                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8639                  */
8640                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8641
8642                 /*
8643                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8644                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8645                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8646                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8647                  * See task_rq_lock() family for the details.
8648                  */
8649
8650                 rq_unlock(busiest, &rf);
8651
8652                 if (cur_ld_moved) {
8653                         attach_tasks(&env);
8654                         ld_moved += cur_ld_moved;
8655                 }
8656
8657                 local_irq_restore(rf.flags);
8658
8659                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8660                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8661                         goto more_balance;
8662                 }
8663
8664                 /*
8665                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8666                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8667                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8668                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8669                  * sched_group.
8670                  *
8671                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8672                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8673                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8674                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8675                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8676                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8677                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8678                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8679                  * This however should not happen so much in practice and
8680                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8681                  * excess load moved.
8682                  */
8683                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8684
8685                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8686                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8687
8688                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8689                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8690                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8691                         env.loop         = 0;
8692                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8693
8694                         /*
8695                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8696                          * need to continue with same src_cpu.
8697                          */
8698                         goto more_balance;
8699                 }
8700
8701                 /*
8702                  * We failed to reach balance because of affinity.
8703                  */
8704                 if (sd_parent) {
8705                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8706
8707                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8708                                 *group_imbalance = 1;
8709                 }
8710
8711                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8712                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8713                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8714                         /*
8715                          * Attempting to continue load balancing at the current
8716                          * sched_domain level only makes sense if there are
8717                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8718                          * pull load from which are not contained within the
8719                          * destination group that is receiving any migrated
8720                          * load.
8721                          */
8722                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8723                                 env.loop = 0;
8724                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8725                                 goto redo;
8726                         }
8727                         goto out_all_pinned;
8728                 }
8729         }
8730
8731         if (!ld_moved) {
8732                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8733                 /*
8734                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8735                  * We do not want newidle balance, which can be very
8736                  * frequent, pollute the failure counter causing
8737                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8738                  */
8739                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8740                         sd->nr_balance_failed++;
8741
8742                 if (need_active_balance(&env)) {
8743                         unsigned long flags;
8744
8745                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8746
8747                         /*
8748                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8749                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8750                          * moved to this_cpu:
8751                          */
8752                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8753                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8754                                                             flags);
8755                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8756                                 goto out_one_pinned;
8757                         }
8758
8759                         /*
8760                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8761                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8762                          * only after active load balance is finished.
8763                          */
8764                         if (!busiest->active_balance) {
8765                                 busiest->active_balance = 1;
8766                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8767                                 active_balance = 1;
8768                         }
8769                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8770
8771                         if (active_balance) {
8772                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8773                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8774                                         &busiest->active_balance_work);
8775                         }
8776
8777                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8778                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8779                 }
8780         } else
8781                 sd->nr_balance_failed = 0;
8782
8783         if (likely(!active_balance)) {
8784                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8785                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8786         } else {
8787                 /*
8788                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8789                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8790                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8791                  * detach_tasks).
8792                  */
8793                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8794                         sd->balance_interval *= 2;
8795         }
8796
8797         goto out;
8798
8799 out_balanced:
8800         /*
8801          * We reach balance although we may have faced some affinity
8802          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8803          */
8804         if (sd_parent) {
8805                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8806
8807                 if (*group_imbalance)
8808                         *group_imbalance = 0;
8809         }
8810
8811 out_all_pinned:
8812         /*
8813          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8814          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8815          * can try to migrate them.
8816          */
8817         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8818
8819         sd->nr_balance_failed = 0;
8820
8821 out_one_pinned:
8822         /* tune up the balancing interval */
8823         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8824                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8825                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8826                 sd->balance_interval *= 2;
8827
8828         ld_moved = 0;
8829 out:
8830         return ld_moved;
8831 }
8832
8833 static inline unsigned long
8834 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8835 {
8836         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8837
8838         if (cpu_busy)
8839                 interval *= sd->busy_factor;
8840
8841         /* scale ms to jiffies */
8842         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8843         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8844
8845         return interval;
8846 }
8847
8848 static inline void
8849 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8850 {
8851         unsigned long interval, next;
8852
8853         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8854         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8855         next = sd->last_balance + interval;
8856
8857         if (time_after(*next_balance, next))
8858                 *next_balance = next;
8859 }
8860
8861 /*
8862  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
8863  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8864  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8865  * avoids physical / logical imbalances.
8866  */
8867 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8868 {
8869         struct rq *busiest_rq = data;
8870         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8871         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8872         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8873         struct sched_domain *sd;
8874         struct task_struct *p = NULL;
8875         struct rq_flags rf;
8876
8877         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8878         /*
8879          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8880          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8881          * inactive CPUs.
8882          */
8883         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8884                 goto out_unlock;
8885
8886         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
8887         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8888                      !busiest_rq->active_balance))
8889                 goto out_unlock;
8890
8891         /* Is there any task to move? */
8892         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8893                 goto out_unlock;
8894
8895         /*
8896          * This condition is "impossible", if it occurs
8897          * we need to fix it. Originally reported by
8898          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
8899          */
8900         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8901
8902         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8903         rcu_read_lock();
8904         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8905                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8906                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8907                                 break;
8908         }
8909
8910         if (likely(sd)) {
8911                 struct lb_env env = {
8912                         .sd             = sd,
8913                         .dst_cpu        = target_cpu,
8914                         .dst_rq         = target_rq,
8915                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8916                         .src_rq         = busiest_rq,
8917                         .idle           = CPU_IDLE,
8918                         /*
8919                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8920                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8921                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8922                          * about DST_PINNED.
8923                          */
8924                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8925                 };
8926
8927                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8928                 update_rq_clock(busiest_rq);
8929
8930                 p = detach_one_task(&env);
8931                 if (p) {
8932                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8933                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8934                         sd->nr_balance_failed = 0;
8935                 } else {
8936                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8937                 }
8938         }
8939         rcu_read_unlock();
8940 out_unlock:
8941         busiest_rq->active_balance = 0;
8942         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8943
8944         if (p)
8945                 attach_one_task(target_rq, p);
8946
8947         local_irq_enable();
8948
8949         return 0;
8950 }
8951
8952 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8953
8954 /*
8955  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8956  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8957  */
8958 void update_max_interval(void)
8959 {
8960         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8961 }
8962
8963 /*
8964  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8965  * and initiates a balancing operation if so.
8966  *
8967  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8968  */
8969 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8970 {
8971         int continue_balancing = 1;
8972         int cpu = rq->cpu;
8973         unsigned long interval;
8974         struct sched_domain *sd;
8975         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8976         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8977         int update_next_balance = 0;
8978         int need_serialize, need_decay = 0;
8979         u64 max_cost = 0;
8980
8981         rcu_read_lock();
8982         for_each_domain(cpu, sd) {
8983                 /*
8984                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8985                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8986                  */
8987                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8988                         sd->max_newidle_lb_cost =
8989                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8990                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8991                         need_decay = 1;
8992                 }
8993                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8994
8995                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8996                         continue;
8997
8998                 /*
8999                  * Stop the load balance at this level. There is another
9000                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9001                  * actively.
9002                  */
9003                 if (!continue_balancing) {
9004                         if (need_decay)
9005                                 continue;
9006                         break;
9007                 }
9008
9009                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9010
9011                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9012                 if (need_serialize) {
9013                         if (!spin_trylock(&balancing))
9014                                 goto out;
9015                 }
9016
9017                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9018                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9019                                 /*
9020                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9021                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9022                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9023                                  */
9024                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9025                         }
9026                         sd->last_balance = jiffies;
9027                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9028                 }
9029                 if (need_serialize)
9030                         spin_unlock(&balancing);
9031 out:
9032                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9033                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9034                         update_next_balance = 1;
9035                 }
9036         }
9037         if (need_decay) {
9038                 /*
9039                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9040                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9041                  */
9042                 rq->max_idle_balance_cost =
9043                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9044         }
9045         rcu_read_unlock();
9046
9047         /*
9048          * next_balance will be updated only when there is a need.
9049          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9050          * updated.
9051          */
9052         if (likely(update_next_balance)) {
9053                 rq->next_balance = next_balance;
9054
9055 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9056                 /*
9057                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9058                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9059                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9060                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9061                  * balance for itself and we need to update the
9062                  * nohz.next_balance accordingly.
9063                  */
9064                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9065                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9066 #endif
9067         }
9068 }
9069
9070 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9071 {
9072         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9073 }
9074
9075 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9076 /*
9077  * idle load balancing details
9078  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9079  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9080  *   load balancing for all the idle CPUs.
9081  */
9082
9083 static inline int find_new_ilb(void)
9084 {
9085         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9086
9087         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9088                 return ilb;
9089
9090         return nr_cpu_ids;
9091 }
9092
9093 /*
9094  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9095  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9096  * CPU (if there is one).
9097  */
9098 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9099 {
9100         int ilb_cpu;
9101
9102         nohz.next_balance++;
9103
9104         ilb_cpu = find_new_ilb();
9105
9106         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9107                 return;
9108
9109         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9110         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9111                 return;
9112
9113         /*
9114          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9115          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9116          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9117          * will be run before returning from the IPI.
9118          */
9119         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9120 }
9121
9122 /*
9123  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9124  * of an idle cpu in the system.
9125  *   - This rq has more than one task.
9126  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9127  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9128  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9129  *     multiple busy cpu.
9130  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9131  *     domain span are idle.
9132  */
9133 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9134 {
9135         unsigned long now = jiffies;
9136         struct sched_domain_shared *sds;
9137         struct sched_domain *sd;
9138         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9139         unsigned int flags = 0;
9140
9141         if (unlikely(rq->idle_balance))
9142                 return;
9143
9144         /*
9145          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9146          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9147          */
9148         nohz_balance_exit_idle(rq);
9149
9150         /*
9151          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9152          * balancing.
9153          */
9154         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9155                 return;
9156
9157         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9158             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9159                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9160
9161         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9162                 goto out;
9163
9164         if (rq->nr_running >= 2) {
9165                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9166                 goto out;
9167         }
9168
9169         rcu_read_lock();
9170         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9171         if (sds) {
9172                 /*
9173                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9174                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9175                  */
9176                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9177                 if (nr_busy > 1) {
9178                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9179                         goto unlock;
9180                 }
9181
9182         }
9183
9184         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9185         if (sd) {
9186                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9187                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9188                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9189                         goto unlock;
9190                 }
9191         }
9192
9193         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9194         if (sd) {
9195                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9196                         if (i == cpu ||
9197                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9198                                 continue;
9199
9200                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9201                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9202                                 goto unlock;
9203                         }
9204                 }
9205         }
9206 unlock:
9207         rcu_read_unlock();
9208 out:
9209         if (flags)
9210                 kick_ilb(flags);
9211 }
9212
9213 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9214 {
9215         struct sched_domain *sd;
9216
9217         rcu_read_lock();
9218         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9219
9220         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9221                 goto unlock;
9222         sd->nohz_idle = 0;
9223
9224         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9225 unlock:
9226         rcu_read_unlock();
9227 }
9228
9229 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9230 {
9231         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9232
9233         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9234                 return;
9235
9236         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9237         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9238         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9239
9240         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9241 }
9242
9243 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9244 {
9245         struct sched_domain *sd;
9246
9247         rcu_read_lock();
9248         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9249
9250         if (!sd || sd->nohz_idle)
9251                 goto unlock;
9252         sd->nohz_idle = 1;
9253
9254         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9255 unlock:
9256         rcu_read_unlock();
9257 }
9258
9259 /*
9260  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9261  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9262  */
9263 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9264 {
9265         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9266
9267         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9268
9269         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9270         if (!cpu_active(cpu))
9271                 return;
9272
9273         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9274         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9275                 return;
9276
9277         /*
9278          * Can be set safely without rq->lock held
9279          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9280          * rq->lock is held during the check and the clear
9281          */
9282         rq->has_blocked_load = 1;
9283
9284         /*
9285          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9286          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9287          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9288          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9289          */
9290         if (rq->nohz_tick_stopped)
9291                 goto out;
9292
9293         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9294         if (on_null_domain(rq))
9295                 return;
9296
9297         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9298
9299         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9300         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9301
9302         /*
9303          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9304          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9305          * store.
9306          */
9307         smp_mb__after_atomic();
9308
9309         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9310
9311 out:
9312         /*
9313          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9314          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9315          */
9316         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9317 }
9318
9319 /*
9320  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9321  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9322  * tasks movement depending of flags.
9323  * The function returns false if the loop has stopped before running
9324  * through all idle CPUs.
9325  */
9326 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9327                                enum cpu_idle_type idle)
9328 {
9329         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9330         unsigned long now = jiffies;
9331         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9332         bool has_blocked_load = false;
9333         int update_next_balance = 0;
9334         int this_cpu = this_rq->cpu;
9335         int balance_cpu;
9336         int ret = false;
9337         struct rq *rq;
9338
9339         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9340
9341         /*
9342          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9343          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9344          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9345          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9346          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9347          * check the load of an idle cpu.
9348          */
9349         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9350
9351         /*
9352          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9353          * store from nohz_balance_enter_idle().
9354          */
9355         smp_mb();
9356
9357         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9358                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9359                         continue;
9360
9361                 /*
9362                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9363                  * work being done for other CPUs. Next load
9364                  * balancing owner will pick it up.
9365                  */
9366                 if (need_resched()) {
9367                         has_blocked_load = true;
9368                         goto abort;
9369                 }
9370
9371                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9372
9373                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9374
9375                 /*
9376                  * If time for next balance is due,
9377                  * do the balance.
9378                  */
9379                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9380                         struct rq_flags rf;
9381
9382                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9383                         update_rq_clock(rq);
9384                         cpu_load_update_idle(rq);
9385                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9386
9387                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9388                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9389                 }
9390
9391                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9392                         next_balance = rq->next_balance;
9393                         update_next_balance = 1;
9394                 }
9395         }
9396
9397         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9398         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9399                 update_blocked_averages(this_cpu);
9400                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9401         }
9402
9403         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9404                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9405
9406         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9407                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9408
9409         /* The full idle balance loop has been done */
9410         ret = true;
9411
9412 abort:
9413         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9414         if (has_blocked_load)
9415                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9416
9417         /*
9418          * next_balance will be updated only when there is a need.
9419          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9420          * updated.
9421          */
9422         if (likely(update_next_balance))
9423                 nohz.next_balance = next_balance;
9424
9425         return ret;
9426 }
9427
9428 /*
9429  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9430  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9431  */
9432 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9433 {
9434         int this_cpu = this_rq->cpu;
9435         unsigned int flags;
9436
9437         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9438                 return false;
9439
9440         if (idle != CPU_IDLE) {
9441                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9442                 return false;
9443         }
9444
9445         /*
9446          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9447          */
9448         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9449         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9450                 return false;
9451
9452         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9453
9454         return true;
9455 }
9456
9457 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9458 {
9459         int this_cpu = this_rq->cpu;
9460
9461         /*
9462          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9463          * housekeeping
9464          */
9465         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9466                 return;
9467
9468         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9469         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9470                 return;
9471
9472         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9473         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9474             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9475                 return;
9476
9477         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9478         /*
9479          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9480          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9481          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9482          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9483          */
9484         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9485                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9486         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9487 }
9488
9489 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9490 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9491
9492 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9493 {
9494         return false;
9495 }
9496
9497 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9498 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9499
9500 /*
9501  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9502  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9503  */
9504 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9505 {
9506         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9507         int this_cpu = this_rq->cpu;
9508         struct sched_domain *sd;
9509         int pulled_task = 0;
9510         u64 curr_cost = 0;
9511
9512         /*
9513          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9514          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9515          */
9516         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9517
9518         /*
9519          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9520          */
9521         if (!cpu_active(this_cpu))
9522                 return 0;
9523
9524         /*
9525          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9526          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9527          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9528          * re-start the picking loop.
9529          */
9530         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9531
9532         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9533             !this_rq->rd->overload) {
9534
9535                 rcu_read_lock();
9536                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9537                 if (sd)
9538                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9539                 rcu_read_unlock();
9540
9541                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9542
9543                 goto out;
9544         }
9545
9546         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9547
9548         update_blocked_averages(this_cpu);
9549         rcu_read_lock();
9550         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9551                 int continue_balancing = 1;
9552                 u64 t0, domain_cost;
9553
9554                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9555                         continue;
9556
9557                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9558                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9559                         break;
9560                 }
9561
9562                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9563                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9564
9565                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9566                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9567                                                    &continue_balancing);
9568
9569                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9570                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9571                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9572
9573                         curr_cost += domain_cost;
9574                 }
9575
9576                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9577
9578                 /*
9579                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9580                  * now runnable tasks on this rq.
9581                  */
9582                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9583                         break;
9584         }
9585         rcu_read_unlock();
9586
9587         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9588
9589         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9590                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9591
9592 out:
9593         /*
9594          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9595          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9596          * pretend we pulled a task.
9597          */
9598         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9599                 pulled_task = 1;
9600
9601         /* Move the next balance forward */
9602         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9603                 this_rq->next_balance = next_balance;
9604
9605         /* Is there a task of a high priority class? */
9606         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9607                 pulled_task = -1;
9608
9609         if (pulled_task)
9610                 this_rq->idle_stamp = 0;
9611
9612         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9613
9614         return pulled_task;
9615 }
9616
9617 /*
9618  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9619  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9620  */
9621 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9622 {
9623         struct rq *this_rq = this_rq();
9624         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9625                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9626
9627         /*
9628          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9629          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9630          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9631          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9632          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9633          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9634          */
9635         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9636                 return;
9637
9638         /* normal load balance */
9639         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9640         rebalance_domains(this_rq, idle);
9641 }
9642
9643 /*
9644  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9645  */
9646 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9647 {
9648         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9649         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9650                 return;
9651
9652         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9653                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9654
9655         nohz_balancer_kick(rq);
9656 }
9657
9658 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9659 {
9660         update_sysctl();
9661
9662         update_runtime_enabled(rq);
9663 }
9664
9665 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9666 {
9667         update_sysctl();
9668
9669         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9670         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9671 }
9672
9673 #endif /* CONFIG_SMP */
9674
9675 /*
9676  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9677  *
9678  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9679  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9680  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9681  * parameters.
9682  */
9683 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9684 {
9685         struct cfs_rq *cfs_rq;
9686         struct sched_entity *se = &curr->se;
9687
9688         for_each_sched_entity(se) {
9689                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9690                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9691         }
9692
9693         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9694                 task_tick_numa(rq, curr);
9695 }
9696
9697 /*
9698  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9699  *  - child not yet on the tasklist
9700  *  - preemption disabled
9701  */
9702 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9703 {
9704         struct cfs_rq *cfs_rq;
9705         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9706         struct rq *rq = this_rq();
9707         struct rq_flags rf;
9708
9709         rq_lock(rq, &rf);
9710         update_rq_clock(rq);
9711
9712         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9713         curr = cfs_rq->curr;
9714         if (curr) {
9715                 update_curr(cfs_rq);
9716                 se->vruntime = curr->vruntime;
9717         }
9718         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9719
9720         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9721                 /*
9722                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9723                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9724                  */
9725                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9726                 resched_curr(rq);
9727         }
9728
9729         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9730         rq_unlock(rq, &rf);
9731 }
9732
9733 /*
9734  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9735  * the current task.
9736  */
9737 static void
9738 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9739 {
9740         if (!task_on_rq_queued(p))
9741                 return;
9742
9743         /*
9744          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9745          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9746          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9747          */
9748         if (rq->curr == p) {
9749                 if (p->prio > oldprio)
9750                         resched_curr(rq);
9751         } else
9752                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9753 }
9754
9755 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9756 {
9757         struct sched_entity *se = &p->se;
9758
9759         /*
9760          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9761          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9762          * vruntime.
9763          */
9764         if (p->on_rq)
9765                 return true;
9766
9767         /*
9768          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9769          * But there are some cases where it has already been normalized:
9770          *
9771          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9772          *   wake_up_new_task().
9773          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9774          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9775          */
9776         if (!se->sum_exec_runtime ||
9777             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9778                 return true;
9779
9780         return false;
9781 }
9782
9783 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9784 /*
9785  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9786  * visible to the root
9787  */
9788 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9789 {
9790         struct cfs_rq *cfs_rq;
9791
9792         /* Start to propagate at parent */
9793         se = se->parent;
9794
9795         for_each_sched_entity(se) {
9796                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9797
9798                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9799                         break;
9800
9801                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9802         }
9803 }
9804 #else
9805 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9806 #endif
9807
9808 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9809 {
9810         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9811
9812         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9813         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9814         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9815         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9816         propagate_entity_cfs_rq(se);
9817 }
9818
9819 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9820 {
9821         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9822
9823 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9824         /*
9825          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9826          * class maintain depth value), reset depth properly.
9827          */
9828         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9829 #endif
9830
9831         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9832         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9833         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9834         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9835         propagate_entity_cfs_rq(se);
9836 }
9837
9838 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9839 {
9840         struct sched_entity *se = &p->se;
9841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9842
9843         if (!vruntime_normalized(p)) {
9844                 /*
9845                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9846                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9847                  */
9848                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9849                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9850         }
9851
9852         detach_entity_cfs_rq(se);
9853 }
9854
9855 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9856 {
9857         struct sched_entity *se = &p->se;
9858         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9859
9860         attach_entity_cfs_rq(se);
9861
9862         if (!vruntime_normalized(p))
9863                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9864 }
9865
9866 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9867 {
9868         detach_task_cfs_rq(p);
9869 }
9870
9871 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9872 {
9873         attach_task_cfs_rq(p);
9874
9875         if (task_on_rq_queued(p)) {
9876                 /*
9877                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9878                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9879                  * if we can still preempt the current task.
9880                  */
9881                 if (rq->curr == p)
9882                         resched_curr(rq);
9883                 else
9884                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9885         }
9886 }
9887
9888 /* Account for a task changing its policy or group.
9889  *
9890  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9891  * migrates between groups/classes.
9892  */
9893 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9894 {
9895         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9896
9897         for_each_sched_entity(se) {
9898                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9899
9900                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9901                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9902                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9903         }
9904 }
9905
9906 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9907 {
9908         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
9909         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9910 #ifndef CONFIG_64BIT
9911         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9912 #endif
9913 #ifdef CONFIG_SMP
9914         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
9915 #endif
9916 }
9917
9918 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9919 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9920 {
9921         struct sched_entity *se = &p->se;
9922
9923         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9924         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9925 }
9926
9927 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9928 {
9929         detach_task_cfs_rq(p);
9930         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9931
9932 #ifdef CONFIG_SMP
9933         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9934         p->se.avg.last_update_time = 0;
9935 #endif
9936         attach_task_cfs_rq(p);
9937 }
9938
9939 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9940 {
9941         switch (type) {
9942         case TASK_SET_GROUP:
9943                 task_set_group_fair(p);
9944                 break;
9945
9946         case TASK_MOVE_GROUP:
9947                 task_move_group_fair(p);
9948                 break;
9949         }
9950 }
9951
9952 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9953 {
9954         int i;
9955
9956         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9957
9958         for_each_possible_cpu(i) {
9959                 if (tg->cfs_rq)
9960                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9961                 if (tg->se)
9962                         kfree(tg->se[i]);
9963         }
9964
9965         kfree(tg->cfs_rq);
9966         kfree(tg->se);
9967 }
9968
9969 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9970 {
9971         struct sched_entity *se;
9972         struct cfs_rq *cfs_rq;
9973         int i;
9974
9975         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
9976         if (!tg->cfs_rq)
9977                 goto err;
9978         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
9979         if (!tg->se)
9980                 goto err;
9981
9982         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9983
9984         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9985
9986         for_each_possible_cpu(i) {
9987                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9988                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9989                 if (!cfs_rq)
9990                         goto err;
9991
9992                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9993                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9994                 if (!se)
9995                         goto err_free_rq;
9996
9997                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9998                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9999                 init_entity_runnable_average(se);
10000         }
10001
10002         return 1;
10003
10004 err_free_rq:
10005         kfree(cfs_rq);
10006 err:
10007         return 0;
10008 }
10009
10010 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10011 {
10012         struct sched_entity *se;
10013         struct rq *rq;
10014         int i;
10015
10016         for_each_possible_cpu(i) {
10017                 rq = cpu_rq(i);
10018                 se = tg->se[i];
10019
10020                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10021                 update_rq_clock(rq);
10022                 attach_entity_cfs_rq(se);
10023                 sync_throttle(tg, i);
10024                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10025         }
10026 }
10027
10028 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10029 {
10030         unsigned long flags;
10031         struct rq *rq;
10032         int cpu;
10033
10034         for_each_possible_cpu(cpu) {
10035                 if (tg->se[cpu])
10036                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10037
10038                 /*
10039                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10040                  * check on_list without danger of it being re-added.
10041                  */
10042                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10043                         continue;
10044
10045                 rq = cpu_rq(cpu);
10046
10047                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10048                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10049                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10050         }
10051 }
10052
10053 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10054                         struct sched_entity *se, int cpu,
10055                         struct sched_entity *parent)
10056 {
10057         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10058
10059         cfs_rq->tg = tg;
10060         cfs_rq->rq = rq;
10061         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10062
10063         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10064         tg->se[cpu] = se;
10065
10066         /* se could be NULL for root_task_group */
10067         if (!se)
10068                 return;
10069
10070         if (!parent) {
10071                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10072                 se->depth = 0;
10073         } else {
10074                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10075                 se->depth = parent->depth + 1;
10076         }
10077
10078         se->my_q = cfs_rq;
10079         /* guarantee group entities always have weight */
10080         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10081         se->parent = parent;
10082 }
10083
10084 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10085
10086 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10087 {
10088         int i;
10089
10090         /*
10091          * We can't change the weight of the root cgroup.
10092          */
10093         if (!tg->se[0])
10094                 return -EINVAL;
10095
10096         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10097
10098         mutex_lock(&shares_mutex);
10099         if (tg->shares == shares)
10100                 goto done;
10101
10102         tg->shares = shares;
10103         for_each_possible_cpu(i) {
10104                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10105                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10106                 struct rq_flags rf;
10107
10108                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10109                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10110                 update_rq_clock(rq);
10111                 for_each_sched_entity(se) {
10112                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10113                         update_cfs_group(se);
10114                 }
10115                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10116         }
10117
10118 done:
10119         mutex_unlock(&shares_mutex);
10120         return 0;
10121 }
10122 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10123
10124 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10125
10126 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10127 {
10128         return 1;
10129 }
10130
10131 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10132
10133 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10134
10135 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10136
10137
10138 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10139 {
10140         struct sched_entity *se = &task->se;
10141         unsigned int rr_interval = 0;
10142
10143         /*
10144          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10145          * idle runqueue:
10146          */
10147         if (rq->cfs.load.weight)
10148                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10149
10150         return rr_interval;
10151 }
10152
10153 /*
10154  * All the scheduling class methods:
10155  */
10156 const struct sched_class fair_sched_class = {
10157         .next                   = &idle_sched_class,
10158         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10159         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10160         .yield_task             = yield_task_fair,
10161         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10162
10163         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10164
10165         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10166         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10167
10168 #ifdef CONFIG_SMP
10169         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10170         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10171
10172         .rq_online              = rq_online_fair,
10173         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10174
10175         .task_dead              = task_dead_fair,
10176         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10177 #endif
10178
10179         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10180         .task_tick              = task_tick_fair,
10181         .task_fork              = task_fork_fair,
10182
10183         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10184         .switched_from          = switched_from_fair,
10185         .switched_to            = switched_to_fair,
10186
10187         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10188
10189         .update_curr            = update_curr_fair,
10190
10191 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10192         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10193 #endif
10194 };
10195
10196 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10197 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10198 {
10199         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10200
10201         rcu_read_lock();
10202         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10203                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10204         rcu_read_unlock();
10205 }
10206
10207 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10208 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10209 {
10210         int node;
10211         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10212
10213         for_each_online_node(node) {
10214                 if (p->numa_faults) {
10215                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10216                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10217                 }
10218                 if (p->numa_group) {
10219                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10220                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10221                 }
10222                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10223         }
10224 }
10225 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10226 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10227
10228 __init void init_sched_fair_class(void)
10229 {
10230 #ifdef CONFIG_SMP
10231         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10232
10233 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10234         nohz.next_balance = jiffies;
10235         nohz.next_blocked = jiffies;
10236         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10237 #endif
10238 #endif /* SMP */
10239
10240 }