OSDN Git Service

Merge 4.4.165 into android-4.4
[sagit-ice-cold/kernel_xiaomi_msm8998.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
57 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
58
59 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
60 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
61 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
62 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
63     (10 * NSEC_PER_MSEC);
64 #endif
65 /*
66  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
67  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
68  *
69  * Options are:
70  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
71  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
72  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
73  */
74 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
75         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
76
77 /*
78  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
79  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
82 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
83
84 /*
85  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
86  */
87 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
88
89 /*
90  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
91  * parent will (try to) run first.
92  */
93 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
94
95 /*
96  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
97  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
98  *
99  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
100  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
101  * have immediate wakeup/sleep latencies.
102  */
103 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
104 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
105
106 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
107
108 /*
109  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
110  * distribution.
111  * (default: 10msec)
112  */
113 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
114
115 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
116 /*
117  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
118  * each time a cfs_rq requests quota.
119  *
120  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
121  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
122  * we will always only issue the remaining available time.
123  *
124  * default: 5 msec, units: microseconds
125   */
126 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
127 #endif
128
129 /*
130  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
131  * util * margin < capacity * 1024
132  */
133 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
134
135 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
136 {
137         lw->weight += inc;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
142 {
143         lw->weight -= dec;
144         lw->inv_weight = 0;
145 }
146
147 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
148 {
149         lw->weight = w;
150         lw->inv_weight = 0;
151 }
152
153 /*
154  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
155  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
156  * to users decreases. But the relationship is not linear,
157  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
158  * number of CPUs.
159  *
160  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
161  */
162 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
163 {
164         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
165         unsigned int factor;
166
167         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
168         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
169                 factor = 1;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
172                 factor = cpus;
173                 break;
174         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
175         default:
176                 factor = 1 + ilog2(cpus);
177                 break;
178         }
179
180         return factor;
181 }
182
183 static void update_sysctl(void)
184 {
185         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
186
187 #define SET_SYSCTL(name) \
188         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
189         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
190         SET_SYSCTL(sched_latency);
191         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
192 #undef SET_SYSCTL
193 }
194
195 void sched_init_granularity(void)
196 {
197         update_sysctl();
198 }
199
200 #define WMULT_CONST     (~0U)
201 #define WMULT_SHIFT     32
202
203 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
204 {
205         unsigned long w;
206
207         if (likely(lw->inv_weight))
208                 return;
209
210         w = scale_load_down(lw->weight);
211
212         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
213                 lw->inv_weight = 1;
214         else if (unlikely(!w))
215                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
216         else
217                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
218 }
219
220 /*
221  * delta_exec * weight / lw.weight
222  *   OR
223  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
224  *
225  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
226  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
227  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
228  *
229  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
230  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
231  */
232 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
233 {
234         u64 fact = scale_load_down(weight);
235         int shift = WMULT_SHIFT;
236
237         __update_inv_weight(lw);
238
239         if (unlikely(fact >> 32)) {
240                 while (fact >> 32) {
241                         fact >>= 1;
242                         shift--;
243                 }
244         }
245
246         /* hint to use a 32x32->64 mul */
247         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
248
249         while (fact >> 32) {
250                 fact >>= 1;
251                 shift--;
252         }
253
254         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
255 }
256
257
258 const struct sched_class fair_sched_class;
259
260 /**************************************************************
261  * CFS operations on generic schedulable entities:
262  */
263
264 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
265
266 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
267 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
268 {
269         return cfs_rq->rq;
270 }
271
272 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
273 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
274
275 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
276 {
277 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
278         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
279 #endif
280         return container_of(se, struct task_struct, se);
281 }
282
283 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
284 #define for_each_sched_entity(se) \
285                 for (; se; se = se->parent)
286
287 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
288 {
289         return p->se.cfs_rq;
290 }
291
292 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
293 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
294 {
295         return se->cfs_rq;
296 }
297
298 /* runqueue "owned" by this group */
299 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
300 {
301         return grp->my_q;
302 }
303
304 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
305 {
306         if (!cfs_rq->on_list) {
307                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
308                 int cpu = cpu_of(rq);
309                 /*
310                  * Ensure we either appear before our parent (if already
311                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
312                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
313                  * reduces this to two cases and a special case for the root
314                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
315                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
316                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
317                  */
318                 if (cfs_rq->tg->parent &&
319                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
320                         /*
321                          * If parent is already on the list, we add the child
322                          * just before. Thanks to circular linked property of
323                          * the list, this means to put the child at the tail
324                          * of the list that starts by parent.
325                          */
326                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
327                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
328                         /*
329                          * The branch is now connected to its tree so we can
330                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
331                          * list.
332                          */
333                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
334                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
335                         /*
336                          * cfs rq without parent should be put
337                          * at the tail of the list.
338                          */
339                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
340                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
341                         /*
342                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
343                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
344                          */
345                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
346                 } else {
347                         /*
348                          * The parent has not already been added so we want to
349                          * make sure that it will be put after us.
350                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
351                          * where we will add parent.
352                          */
353                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
354                                 rq->tmp_alone_branch);
355                         /*
356                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
357                          * of the branch
358                          */
359                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
360                 }
361
362                 cfs_rq->on_list = 1;
363         }
364 }
365
366 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
367 {
368         if (cfs_rq->on_list) {
369                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
370                 cfs_rq->on_list = 0;
371         }
372 }
373
374 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
375 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
376         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
377
378 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
379 static inline struct cfs_rq *
380 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
381 {
382         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
383                 return se->cfs_rq;
384
385         return NULL;
386 }
387
388 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
389 {
390         return se->parent;
391 }
392
393 static void
394 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
395 {
396         int se_depth, pse_depth;
397
398         /*
399          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
400          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
401          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
402          * parent.
403          */
404
405         /* First walk up until both entities are at same depth */
406         se_depth = (*se)->depth;
407         pse_depth = (*pse)->depth;
408
409         while (se_depth > pse_depth) {
410                 se_depth--;
411                 *se = parent_entity(*se);
412         }
413
414         while (pse_depth > se_depth) {
415                 pse_depth--;
416                 *pse = parent_entity(*pse);
417         }
418
419         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
420                 *se = parent_entity(*se);
421                 *pse = parent_entity(*pse);
422         }
423 }
424
425 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
428 {
429         return container_of(se, struct task_struct, se);
430 }
431
432 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
433 {
434         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
435 }
436
437 #define entity_is_task(se)      1
438
439 #define for_each_sched_entity(se) \
440                 for (; se; se = NULL)
441
442 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
443 {
444         return &task_rq(p)->cfs;
445 }
446
447 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
448 {
449         struct task_struct *p = task_of(se);
450         struct rq *rq = task_rq(p);
451
452         return &rq->cfs;
453 }
454
455 /* runqueue "owned" by this group */
456 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
457 {
458         return NULL;
459 }
460
461 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463 }
464
465 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
466 {
467 }
468
469 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
470                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
471
472 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
473 {
474         return NULL;
475 }
476
477 static inline void
478 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
479 {
480 }
481
482 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
483
484 static __always_inline
485 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
486
487 /**************************************************************
488  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
489  */
490
491 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
492 {
493         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
494         if (delta > 0)
495                 max_vruntime = vruntime;
496
497         return max_vruntime;
498 }
499
500 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
501 {
502         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
503         if (delta < 0)
504                 min_vruntime = vruntime;
505
506         return min_vruntime;
507 }
508
509 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
510                                 struct sched_entity *b)
511 {
512         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
513 }
514
515 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
516 {
517         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
518
519         if (cfs_rq->curr)
520                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
521
522         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
523                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
524                                                    struct sched_entity,
525                                                    run_node);
526
527                 if (!cfs_rq->curr)
528                         vruntime = se->vruntime;
529                 else
530                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
531         }
532
533         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
534         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
535 #ifndef CONFIG_64BIT
536         smp_wmb();
537         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
538 #endif
539 }
540
541 /*
542  * Enqueue an entity into the rb-tree:
543  */
544 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
547         struct rb_node *parent = NULL;
548         struct sched_entity *entry;
549         int leftmost = 1;
550
551         /*
552          * Find the right place in the rbtree:
553          */
554         while (*link) {
555                 parent = *link;
556                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
557                 /*
558                  * We dont care about collisions. Nodes with
559                  * the same key stay together.
560                  */
561                 if (entity_before(se, entry)) {
562                         link = &parent->rb_left;
563                 } else {
564                         link = &parent->rb_right;
565                         leftmost = 0;
566                 }
567         }
568
569         /*
570          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
571          * used):
572          */
573         if (leftmost)
574                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
575
576         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
577         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
578 }
579
580 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
581 {
582         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
583                 struct rb_node *next_node;
584
585                 next_node = rb_next(&se->run_node);
586                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
587         }
588
589         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
590 }
591
592 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
593 {
594         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
595
596         if (!left)
597                 return NULL;
598
599         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
600 }
601
602 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
603 {
604         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
605
606         if (!next)
607                 return NULL;
608
609         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
610 }
611
612 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
613 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
614 {
615         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
616
617         if (!last)
618                 return NULL;
619
620         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
621 }
622
623 /**************************************************************
624  * Scheduling class statistics methods:
625  */
626
627 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
628                 void __user *buffer, size_t *lenp,
629                 loff_t *ppos)
630 {
631         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
632         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
633
634         if (ret || !write)
635                 return ret;
636
637         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
638                                         sysctl_sched_min_granularity);
639
640 #define WRT_SYSCTL(name) \
641         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
642         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
643         WRT_SYSCTL(sched_latency);
644         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
645 #undef WRT_SYSCTL
646
647         return 0;
648 }
649 #endif
650
651 /*
652  * delta /= w
653  */
654 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
655 {
656         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
657                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
658
659         return delta;
660 }
661
662 /*
663  * The idea is to set a period in which each task runs once.
664  *
665  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
666  * this period because otherwise the slices get too small.
667  *
668  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
669  */
670 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
671 {
672         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
673                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
674         else
675                 return sysctl_sched_latency;
676 }
677
678 /*
679  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
680  * proportional to the weight.
681  *
682  * s = p*P[w/rw]
683  */
684 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
685 {
686         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
687
688         for_each_sched_entity(se) {
689                 struct load_weight *load;
690                 struct load_weight lw;
691
692                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
693                 load = &cfs_rq->load;
694
695                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
696                         lw = cfs_rq->load;
697
698                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
699                         load = &lw;
700                 }
701                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
702         }
703         return slice;
704 }
705
706 /*
707  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
708  *
709  * vs = s/w
710  */
711 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
712 {
713         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
714 }
715
716 #ifdef CONFIG_SMP
717 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
718 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
719
720 /*
721  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
722  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
723  * dependent on this value.
724  */
725 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
726 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
727 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
728
729 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
730 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
731 {
732         struct sched_avg *sa = &se->avg;
733
734         sa->last_update_time = 0;
735         /*
736          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
737          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
738          * will definitely be update (after enqueue).
739          */
740         sa->period_contrib = 1023;
741         /*
742          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
743          * they get a chance to stabilize to their real load level.
744          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
745          * nothing has been attached to the task group yet.
746          */
747         if (entity_is_task(se))
748                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
749         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
750         /*
751          * In previous Android versions, we used to have:
752          *      sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
753          *      sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
754          * However, that functionality has been moved to enqueue.
755          * It is unclear if we should restore this in enqueue.
756          */
757         /*
758          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
759          */
760         sa->util_avg = 0;
761         sa->util_sum = 0;
762         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
763 }
764
765 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
766 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
767 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
768 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
769
770 /*
771  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
772  * based on the cfs_rq's current util_avg:
773  *
774  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
775  *
776  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
777  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
778  * as when the series is a harmonic series.
779  *
780  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
781  * only 1/2 of the left utilization budget:
782  *
783  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
784  *
785  * where n denotes the nth task.
786  *
787  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
788  *
789  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
790  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
791  *
792  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
793  * if util_avg > util_avg_cap.
794  */
795 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
796 {
797         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
798         struct sched_avg *sa = &se->avg;
799         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
800
801         if (cap > 0) {
802                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
803                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
804                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
805
806                         if (sa->util_avg > cap)
807                                 sa->util_avg = cap;
808                 } else {
809                         sa->util_avg = cap;
810                 }
811                 /*
812                  * If we wish to restore tuning via setting initial util,
813                  * this is where we should do it.
814                  */
815                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
816         }
817
818         if (entity_is_task(se)) {
819                 struct task_struct *p = task_of(se);
820                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
821                         /*
822                          * For !fair tasks do:
823                          *
824                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
825                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
826                         switched_from_fair(rq, p);
827                          *
828                          * such that the next switched_to_fair() has the
829                          * expected state.
830                          */
831                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
832                         return;
833                 }
834         }
835
836         attach_entity_cfs_rq(se);
837 }
838
839 #else /* !CONFIG_SMP */
840 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
841 {
842 }
843 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
844 {
845 }
846 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
847 {
848 }
849 #endif /* CONFIG_SMP */
850
851 /*
852  * Update the current task's runtime statistics.
853  */
854 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
855 {
856         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
857         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
858         u64 delta_exec;
859
860         if (unlikely(!curr))
861                 return;
862
863         delta_exec = now - curr->exec_start;
864         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
865                 return;
866
867         curr->exec_start = now;
868
869         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
870                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
871
872         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
873         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
874
875         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
876         update_min_vruntime(cfs_rq);
877
878         if (entity_is_task(curr)) {
879                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
880
881                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
882                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
883                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
884         }
885
886         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
887 }
888
889 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
890 {
891         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
892 }
893
894 static inline void
895 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
898 }
899
900 /*
901  * Task is being enqueued - update stats:
902  */
903 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
904 {
905         /*
906          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
907          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
908          */
909         if (se != cfs_rq->curr)
910                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
911 }
912
913 static void
914 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
915 {
916         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
917                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
918         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
919         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
920                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
921 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
922         if (entity_is_task(se)) {
923                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
924                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
925         }
926 #endif
927         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
928 }
929
930 static inline void
931 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
932 {
933         /*
934          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
935          * waiting task:
936          */
937         if (se != cfs_rq->curr)
938                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
939 }
940
941 /*
942  * We are picking a new current task - update its stats:
943  */
944 static inline void
945 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
946 {
947         /*
948          * We are starting a new run period:
949          */
950         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
951 }
952
953 /**************************************************
954  * Scheduling class queueing methods:
955  */
956
957 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
958 /*
959  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
960  * calculated based on the tasks virtual memory size and
961  * numa_balancing_scan_size.
962  */
963 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
964 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
965
966 /* Portion of address space to scan in MB */
967 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
968
969 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
970 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
971
972 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
973 {
974         unsigned long rss = 0;
975         unsigned long nr_scan_pages;
976
977         /*
978          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
979          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
980          * on resident pages
981          */
982         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
983         rss = get_mm_rss(p->mm);
984         if (!rss)
985                 rss = nr_scan_pages;
986
987         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
988         return rss / nr_scan_pages;
989 }
990
991 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
992 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
993
994 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
995 {
996         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
997         unsigned int scan, floor;
998         unsigned int windows = 1;
999
1000         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1001                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1002         floor = 1000 / windows;
1003
1004         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1005         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1006 }
1007
1008 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1009 {
1010         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1011         unsigned int smax;
1012
1013         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1014         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1015         return max(smin, smax);
1016 }
1017
1018 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1019 {
1020         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1021         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1022 }
1023
1024 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1025 {
1026         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1027         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1028 }
1029
1030 struct numa_group {
1031         atomic_t refcount;
1032
1033         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1034         int nr_tasks;
1035         pid_t gid;
1036
1037         struct rcu_head rcu;
1038         nodemask_t active_nodes;
1039         unsigned long total_faults;
1040         /*
1041          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1042          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1043          * more by CPU use than by memory faults.
1044          */
1045         unsigned long *faults_cpu;
1046         unsigned long faults[0];
1047 };
1048
1049 /* Shared or private faults. */
1050 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1051
1052 /* Memory and CPU locality */
1053 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1054
1055 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1056 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1057
1058 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1059 {
1060         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1065  * occupy the first half of the array. The second half of the
1066  * array is for current counters, which are averaged into the
1067  * first set by task_numa_placement.
1068  */
1069 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1070 {
1071         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1072 }
1073
1074 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1075 {
1076         if (!p->numa_faults)
1077                 return 0;
1078
1079         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1080                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1081 }
1082
1083 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1084 {
1085         if (!p->numa_group)
1086                 return 0;
1087
1088         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1089                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1090 }
1091
1092 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1093 {
1094         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1095                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1096 }
1097
1098 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1099 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1100                                         int maxdist, bool task)
1101 {
1102         unsigned long score = 0;
1103         int node;
1104
1105         /*
1106          * All nodes are directly connected, and the same distance
1107          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1108          */
1109         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1110                 return 0;
1111
1112         /*
1113          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1114          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1115          */
1116         for_each_online_node(node) {
1117                 unsigned long faults;
1118                 int dist = node_distance(nid, node);
1119
1120                 /*
1121                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1122                  * for placement; nid was already counted.
1123                  */
1124                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1125                         continue;
1126
1127                 /*
1128                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1129                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1130                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1131                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1132                  * of each group. Skip other nodes.
1133                  */
1134                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1135                                         dist > maxdist)
1136                         continue;
1137
1138                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1139                 if (task)
1140                         faults = task_faults(p, node);
1141                 else
1142                         faults = group_faults(p, node);
1143
1144                 /*
1145                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1146                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1147                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1148                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1149                  * The further away a node is, the less the faults count.
1150                  * This seems to result in good task placement.
1151                  */
1152                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1153                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1154                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1155                 }
1156
1157                 score += faults;
1158         }
1159
1160         return score;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1165  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1166  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1167  * evenly spread out between numa nodes.
1168  */
1169 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1170                                         int dist)
1171 {
1172         unsigned long faults, total_faults;
1173
1174         if (!p->numa_faults)
1175                 return 0;
1176
1177         total_faults = p->total_numa_faults;
1178
1179         if (!total_faults)
1180                 return 0;
1181
1182         faults = task_faults(p, nid);
1183         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1184
1185         return 1000 * faults / total_faults;
1186 }
1187
1188 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1189                                          int dist)
1190 {
1191         unsigned long faults, total_faults;
1192
1193         if (!p->numa_group)
1194                 return 0;
1195
1196         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1197
1198         if (!total_faults)
1199                 return 0;
1200
1201         faults = group_faults(p, nid);
1202         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1203
1204         return 1000 * faults / total_faults;
1205 }
1206
1207 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1208                                 int src_nid, int dst_cpu)
1209 {
1210         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1211         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1212         int last_cpupid, this_cpupid;
1213
1214         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1215
1216         /*
1217          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1218          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1219          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1220          *
1221          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1222          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1223          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1224          *
1225          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1226          * same result twice in a row, given these samples are fully
1227          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1228          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1229          *
1230          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1231          * act on an unlikely task<->page relation.
1232          */
1233         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1234         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1235                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1236                 return false;
1237
1238         /* Always allow migrate on private faults */
1239         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1240                 return true;
1241
1242         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1243         if (!ng)
1244                 return true;
1245
1246         /*
1247          * Do not migrate if the destination is not a node that
1248          * is actively used by this numa group.
1249          */
1250         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1251                 return false;
1252
1253         /*
1254          * Source is a node that is not actively used by this
1255          * numa group, while the destination is. Migrate.
1256          */
1257         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1258                 return true;
1259
1260         /*
1261          * Both source and destination are nodes in active
1262          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1263          * by migrating from more heavily used groups, to less
1264          * heavily used ones, spreading the load around.
1265          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1266          */
1267         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1268 }
1269
1270 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1271 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1272 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1273 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1274 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1275
1276 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1277 struct numa_stats {
1278         unsigned long nr_running;
1279         unsigned long load;
1280
1281         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1282         unsigned long compute_capacity;
1283
1284         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1285         unsigned long task_capacity;
1286         int has_free_capacity;
1287 };
1288
1289 /*
1290  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1291  */
1292 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1293 {
1294         int smt, cpu, cpus = 0;
1295         unsigned long capacity;
1296
1297         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1298         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1299                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1300
1301                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1302                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1303                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1304
1305                 cpus++;
1306         }
1307
1308         /*
1309          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1310          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1311          * not find this node attractive.
1312          *
1313          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1314          * imbalance and bail there.
1315          */
1316         if (!cpus)
1317                 return;
1318
1319         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1320         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1321         capacity = cpus / smt; /* cores */
1322
1323         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1324                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1325         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1326 }
1327
1328 struct task_numa_env {
1329         struct task_struct *p;
1330
1331         int src_cpu, src_nid;
1332         int dst_cpu, dst_nid;
1333
1334         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1335
1336         int imbalance_pct;
1337         int dist;
1338
1339         struct task_struct *best_task;
1340         long best_imp;
1341         int best_cpu;
1342 };
1343
1344 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1345                              struct task_struct *p, long imp)
1346 {
1347         if (env->best_task)
1348                 put_task_struct(env->best_task);
1349
1350         env->best_task = p;
1351         env->best_imp = imp;
1352         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1353 }
1354
1355 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1356                                 struct task_numa_env *env)
1357 {
1358         long imb, old_imb;
1359         long orig_src_load, orig_dst_load;
1360         long src_capacity, dst_capacity;
1361
1362         /*
1363          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1364          *
1365          * src_load        dst_load
1366          * ------------ vs ---------
1367          * src_capacity    dst_capacity
1368          */
1369         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1370         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1371
1372         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1373         if (dst_load < src_load)
1374                 swap(dst_load, src_load);
1375
1376         /* Is the difference below the threshold? */
1377         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1378               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1379         if (imb <= 0)
1380                 return false;
1381
1382         /*
1383          * The imbalance is above the allowed threshold.
1384          * Compare it with the old imbalance.
1385          */
1386         orig_src_load = env->src_stats.load;
1387         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1388
1389         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1390                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1391
1392         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1393                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1394
1395         /* Would this change make things worse? */
1396         return (imb > old_imb);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1401  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1402  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1403  * be exchanged with the source task
1404  */
1405 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1406                               long taskimp, long groupimp)
1407 {
1408         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1409         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1410         struct task_struct *cur;
1411         long src_load, dst_load;
1412         long load;
1413         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1414         long moveimp = imp;
1415         int dist = env->dist;
1416         bool assigned = false;
1417
1418         rcu_read_lock();
1419
1420         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1421         cur = dst_rq->curr;
1422         /*
1423          * No need to move the exiting task or idle task.
1424          */
1425         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1426                 cur = NULL;
1427         else {
1428                 /*
1429                  * The task_struct must be protected here to protect the
1430                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1431                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1432                  * finish_task_switch()
1433                  *     --> put_task_struct()
1434                  *         --> __put_task_struct()
1435                  *             --> task_numa_free()
1436                  */
1437                 get_task_struct(cur);
1438         }
1439
1440         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1441
1442         /*
1443          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1444          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1445          */
1446         if (cur == env->p)
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1451          * source and destination node. Calculate the total differential for
1452          * the source task and potential destination task. The more negative
1453          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1454          * be incurred if the tasks were swapped.
1455          */
1456         if (cur) {
1457                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1458                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1459                         goto unlock;
1460
1461                 /*
1462                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1463                  * in any group then look only at task weights.
1464                  */
1465                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1466                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1467                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1468                         /*
1469                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1470                          * tasks within a group over tiny differences.
1471                          */
1472                         if (cur->numa_group)
1473                                 imp -= imp/16;
1474                 } else {
1475                         /*
1476                          * Compare the group weights. If a task is all by
1477                          * itself (not part of a group), use the task weight
1478                          * instead.
1479                          */
1480                         if (cur->numa_group)
1481                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1482                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1483                         else
1484                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1485                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1486                 }
1487         }
1488
1489         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1490                 goto unlock;
1491
1492         if (!cur) {
1493                 /* Is there capacity at our destination? */
1494                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1495                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1496                         goto unlock;
1497
1498                 goto balance;
1499         }
1500
1501         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1502         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1503                         dst_rq->nr_running == 1)
1504                 goto assign;
1505
1506         /*
1507          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1508          */
1509 balance:
1510         load = task_h_load(env->p);
1511         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1512         src_load = env->src_stats.load - load;
1513
1514         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1515                 /*
1516                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1517                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1518                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1519                  * so an actually idle CPU will win.
1520                  */
1521                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1522                         imp = moveimp - 1;
1523                         put_task_struct(cur);
1524                         cur = NULL;
1525                         goto assign;
1526                 }
1527         }
1528
1529         if (imp <= env->best_imp)
1530                 goto unlock;
1531
1532         if (cur) {
1533                 load = task_h_load(cur);
1534                 dst_load -= load;
1535                 src_load += load;
1536         }
1537
1538         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1539                 goto unlock;
1540
1541         /*
1542          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1543          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1544          */
1545         if (!cur)
1546                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1547                                                    env->dst_cpu);
1548
1549 assign:
1550         assigned = true;
1551         task_numa_assign(env, cur, imp);
1552 unlock:
1553         rcu_read_unlock();
1554         /*
1555          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1556          * finished.
1557          */
1558         if (cur && !assigned)
1559                 put_task_struct(cur);
1560 }
1561
1562 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1563                                 long taskimp, long groupimp)
1564 {
1565         int cpu;
1566
1567         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1568                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1569                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1570                         continue;
1571
1572                 env->dst_cpu = cpu;
1573                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1574         }
1575 }
1576
1577 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1578 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1579 {
1580         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1581         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1582
1583         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1584                 return false;
1585
1586         /*
1587          * Only consider a task move if the source has a higher load
1588          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1589          *
1590          *      src->load                dst->load
1591          * --------------------- vs ---------------------
1592          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1593          */
1594         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1595
1596             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1597                 return true;
1598
1599         return false;
1600 }
1601
1602 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1603 {
1604         struct task_numa_env env = {
1605                 .p = p,
1606
1607                 .src_cpu = task_cpu(p),
1608                 .src_nid = task_node(p),
1609
1610                 .imbalance_pct = 112,
1611
1612                 .best_task = NULL,
1613                 .best_imp = 0,
1614                 .best_cpu = -1
1615         };
1616         struct sched_domain *sd;
1617         unsigned long taskweight, groupweight;
1618         int nid, ret, dist;
1619         long taskimp, groupimp;
1620
1621         /*
1622          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1623          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1624          *
1625          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1626          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1627          * to satisfy here.
1628          */
1629         rcu_read_lock();
1630         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1631         if (sd)
1632                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1633         rcu_read_unlock();
1634
1635         /*
1636          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1637          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1638          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1639          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1640          */
1641         if (unlikely(!sd)) {
1642                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1643                 return -EINVAL;
1644         }
1645
1646         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1647         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1648         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1649         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1650         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1651         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1652         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1653         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1654
1655         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1656         if (numa_has_capacity(&env))
1657                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1658
1659         /*
1660          * Look at other nodes in these cases:
1661          * - there is no space available on the preferred_nid
1662          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1663          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1664          *   we need to check other locations.
1665          */
1666         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1667                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1668                 for_each_online_node(nid) {
1669                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1670                                 continue;
1671
1672                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1673                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1674                                                 dist != env.dist) {
1675                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1676                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1677                         }
1678
1679                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1680                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1681                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1682                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1683                                 continue;
1684
1685                         env.dist = dist;
1686                         env.dst_nid = nid;
1687                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1688                         if (numa_has_capacity(&env))
1689                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1690                 }
1691         }
1692
1693         /*
1694          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1695          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1696          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1697          * settle down.
1698          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1699          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1700          */
1701         if (p->numa_group) {
1702                 if (env.best_cpu == -1)
1703                         nid = env.src_nid;
1704                 else
1705                         nid = env.dst_nid;
1706
1707                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1708                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1709         }
1710
1711         /* No better CPU than the current one was found. */
1712         if (env.best_cpu == -1)
1713                 return -EAGAIN;
1714
1715         /*
1716          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1717          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1718          */
1719         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1720
1721         if (env.best_task == NULL) {
1722                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1723                 if (ret != 0)
1724                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1725                 return ret;
1726         }
1727
1728         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1729         if (ret != 0)
1730                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1731         put_task_struct(env.best_task);
1732         return ret;
1733 }
1734
1735 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1736 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1737 {
1738         unsigned long interval = HZ;
1739
1740         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1741         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1742                 return;
1743
1744         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1745         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1746         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1747
1748         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1749         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1750                 return;
1751
1752         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1753         task_numa_migrate(p);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1758  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1759  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1760  * located.
1761  *
1762  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1763  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1764  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1765  * only removed when they drop below 3/16.
1766  */
1767 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1768 {
1769         unsigned long faults, max_faults = 0;
1770         int nid;
1771
1772         for_each_online_node(nid) {
1773                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1774                 if (faults > max_faults)
1775                         max_faults = faults;
1776         }
1777
1778         for_each_online_node(nid) {
1779                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1780                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1781                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1782                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1783                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1784                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1785         }
1786 }
1787
1788 /*
1789  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1790  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1791  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1792  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1793  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1794  */
1795 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1796 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1797
1798 /*
1799  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1800  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1801  * the page accesses are shared with other processes.
1802  * Otherwise, decrease the scan period.
1803  */
1804 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1805                         unsigned long shared, unsigned long private)
1806 {
1807         unsigned int period_slot;
1808         int ratio;
1809         int diff;
1810
1811         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1812         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1813
1814         /*
1815          * If there were no record hinting faults then either the task is
1816          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1817          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1818          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1819          * node is overloaded. In either case, scan slower
1820          */
1821         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1822                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1823                         p->numa_scan_period << 1);
1824
1825                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1826                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1827
1828                 return;
1829         }
1830
1831         /*
1832          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1833          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1834          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1835          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1836          */
1837         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1838         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1839         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1840                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1841                 if (!slot)
1842                         slot = 1;
1843                 diff = slot * period_slot;
1844         } else {
1845                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1846
1847                 /*
1848                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1849                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1850                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1851                  * speaking the intent is that there is little point
1852                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1853                  * simply bounce migrations uselessly
1854                  */
1855                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1856                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1857         }
1858
1859         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1860                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1861         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1862 }
1863
1864 /*
1865  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1866  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1867  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1868  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1869  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1870  */
1871 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1872 {
1873         u64 runtime, delta, now;
1874         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1875         now = p->se.exec_start;
1876         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1877
1878         if (p->last_task_numa_placement) {
1879                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1880                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1881         } else {
1882                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1883                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1884         }
1885
1886         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1887         p->last_task_numa_placement = now;
1888
1889         return delta;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1894  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1895  * otherwise workloads might not converge.
1896  */
1897 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1898 {
1899         nodemask_t nodes;
1900         int dist;
1901
1902         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1903         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1904                 return nid;
1905
1906         /*
1907          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1908          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1909          * both the node itself, and on nearby nodes.
1910          */
1911         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1912                 unsigned long score, max_score = 0;
1913                 int node, max_node = nid;
1914
1915                 dist = sched_max_numa_distance;
1916
1917                 for_each_online_node(node) {
1918                         score = group_weight(p, node, dist);
1919                         if (score > max_score) {
1920                                 max_score = score;
1921                                 max_node = node;
1922                         }
1923                 }
1924                 return max_node;
1925         }
1926
1927         /*
1928          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1929          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1930          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1931          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1932          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1933          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1934          * keep the complexity of the search down.
1935          */
1936         nodes = node_online_map;
1937         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1938                 unsigned long max_faults = 0;
1939                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1940                 int a, b;
1941
1942                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1943                 if (!find_numa_distance(dist))
1944                         continue;
1945
1946                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1947                         unsigned long faults = 0;
1948                         nodemask_t this_group;
1949                         nodes_clear(this_group);
1950
1951                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1952                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1953                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1954                                         faults += group_faults(p, b);
1955                                         node_set(b, this_group);
1956                                         node_clear(b, nodes);
1957                                 }
1958                         }
1959
1960                         /* Remember the top group. */
1961                         if (faults > max_faults) {
1962                                 max_faults = faults;
1963                                 max_group = this_group;
1964                                 /*
1965                                  * subtle: at the smallest distance there is
1966                                  * just one node left in each "group", the
1967                                  * winner is the preferred nid.
1968                                  */
1969                                 nid = a;
1970                         }
1971                 }
1972                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1973                 if (!max_faults)
1974                         break;
1975                 nodes = max_group;
1976         }
1977         return nid;
1978 }
1979
1980 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1981 {
1982         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1983         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1984         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1985         unsigned long total_faults;
1986         u64 runtime, period;
1987         spinlock_t *group_lock = NULL;
1988
1989         /*
1990          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1991          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1992          * that the field is read in a single access:
1993          */
1994         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1995         if (p->numa_scan_seq == seq)
1996                 return;
1997         p->numa_scan_seq = seq;
1998         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1999
2000         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2001                        p->numa_faults_locality[1];
2002         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2003
2004         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2005         if (p->numa_group) {
2006                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2007                 spin_lock_irq(group_lock);
2008         }
2009
2010         /* Find the node with the highest number of faults */
2011         for_each_online_node(nid) {
2012                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2013                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2014                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2015                 int priv;
2016
2017                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2018                         long diff, f_diff, f_weight;
2019
2020                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2021                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2022                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2023                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2024
2025                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2026                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2027                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2028                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2029
2030                         /*
2031                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2032                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2033                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2034                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2035                          * faults are less important.
2036                          */
2037                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2038                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2039                                    (total_faults + 1);
2040                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2041                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2042
2043                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2044                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2045                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2046                         p->total_numa_faults += diff;
2047                         if (p->numa_group) {
2048                                 /*
2049                                  * safe because we can only change our own group
2050                                  *
2051                                  * mem_idx represents the offset for a given
2052                                  * nid and priv in a specific region because it
2053                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2054                                  */
2055                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2056                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2057                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2058                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2059                         }
2060                 }
2061
2062                 if (faults > max_faults) {
2063                         max_faults = faults;
2064                         max_nid = nid;
2065                 }
2066
2067                 if (group_faults > max_group_faults) {
2068                         max_group_faults = group_faults;
2069                         max_group_nid = nid;
2070                 }
2071         }
2072
2073         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2074
2075         if (p->numa_group) {
2076                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
2077                 spin_unlock_irq(group_lock);
2078                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2079         }
2080
2081         if (max_faults) {
2082                 /* Set the new preferred node */
2083                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2084                         sched_setnuma(p, max_nid);
2085
2086                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2087                         numa_migrate_preferred(p);
2088         }
2089 }
2090
2091 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2092 {
2093         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2094 }
2095
2096 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2097 {
2098         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2099                 kfree_rcu(grp, rcu);
2100 }
2101
2102 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2103                         int *priv)
2104 {
2105         struct numa_group *grp, *my_grp;
2106         struct task_struct *tsk;
2107         bool join = false;
2108         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2109         int i;
2110
2111         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2112                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2113                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2114
2115                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2116                 if (!grp)
2117                         return;
2118
2119                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2120                 spin_lock_init(&grp->lock);
2121                 grp->gid = p->pid;
2122                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2123                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2124                                                 nr_node_ids;
2125
2126                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
2127
2128                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2129                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2130
2131                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2132
2133                 grp->nr_tasks++;
2134                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2135         }
2136
2137         rcu_read_lock();
2138         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2139
2140         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2141                 goto no_join;
2142
2143         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2144         if (!grp)
2145                 goto no_join;
2146
2147         my_grp = p->numa_group;
2148         if (grp == my_grp)
2149                 goto no_join;
2150
2151         /*
2152          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2153          * the other task will join us.
2154          */
2155         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2156                 goto no_join;
2157
2158         /*
2159          * Tie-break on the grp address.
2160          */
2161         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2162                 goto no_join;
2163
2164         /* Always join threads in the same process. */
2165         if (tsk->mm == current->mm)
2166                 join = true;
2167
2168         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2169         if (flags & TNF_SHARED)
2170                 join = true;
2171
2172         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2173         *priv = !join;
2174
2175         if (join && !get_numa_group(grp))
2176                 goto no_join;
2177
2178         rcu_read_unlock();
2179
2180         if (!join)
2181                 return;
2182
2183         BUG_ON(irqs_disabled());
2184         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2185
2186         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2187                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2188                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2189         }
2190         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2191         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2192
2193         my_grp->nr_tasks--;
2194         grp->nr_tasks++;
2195
2196         spin_unlock(&my_grp->lock);
2197         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2198
2199         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2200
2201         put_numa_group(my_grp);
2202         return;
2203
2204 no_join:
2205         rcu_read_unlock();
2206         return;
2207 }
2208
2209 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2210 {
2211         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2212         void *numa_faults = p->numa_faults;
2213         unsigned long flags;
2214         int i;
2215
2216         if (grp) {
2217                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2218                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2219                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2220                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2221
2222                 grp->nr_tasks--;
2223                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2224                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2225                 put_numa_group(grp);
2226         }
2227
2228         p->numa_faults = NULL;
2229         kfree(numa_faults);
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2234  */
2235 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2236 {
2237         struct task_struct *p = current;
2238         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2239         int cpu_node = task_node(current);
2240         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2241         int priv;
2242
2243         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2244                 return;
2245
2246         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2247         if (!p->mm)
2248                 return;
2249
2250         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2251         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2252                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2253                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2254
2255                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2256                 if (!p->numa_faults)
2257                         return;
2258
2259                 p->total_numa_faults = 0;
2260                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2261         }
2262
2263         /*
2264          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2265          * to be private if the accessing pid has not changed
2266          */
2267         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2268                 priv = 1;
2269         } else {
2270                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2271                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2272                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2273         }
2274
2275         /*
2276          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2277          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2278          * actively using should be counted as local. This allows the
2279          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2280          */
2281         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2282                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2283                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2284                 local = 1;
2285
2286         task_numa_placement(p);
2287
2288         /*
2289          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2290          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2291          */
2292         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2293                 numa_migrate_preferred(p);
2294
2295         if (migrated)
2296                 p->numa_pages_migrated += pages;
2297         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2298                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2299
2300         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2301         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2302         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2303 }
2304
2305 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2306 {
2307         /*
2308          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2309          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2310          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2311          * much of an issue though, since this is just used for
2312          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2313          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2314          */
2315         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2316         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2317 }
2318
2319 /*
2320  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2321  * Triggered from task_tick_numa().
2322  */
2323 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2324 {
2325         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2326         struct task_struct *p = current;
2327         struct mm_struct *mm = p->mm;
2328         struct vm_area_struct *vma;
2329         unsigned long start, end;
2330         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2331         long pages, virtpages;
2332
2333         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2334
2335         work->next = work; /* protect against double add */
2336         /*
2337          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2338          *
2339          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2340          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2341          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2342          * work.
2343          */
2344         if (p->flags & PF_EXITING)
2345                 return;
2346
2347         if (!mm->numa_next_scan) {
2348                 mm->numa_next_scan = now +
2349                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2350         }
2351
2352         /*
2353          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2354          */
2355         migrate = mm->numa_next_scan;
2356         if (time_before(now, migrate))
2357                 return;
2358
2359         if (p->numa_scan_period == 0) {
2360                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2361                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2362         }
2363
2364         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2365         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2366                 return;
2367
2368         /*
2369          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2370          * the next time around.
2371          */
2372         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2373
2374         start = mm->numa_scan_offset;
2375         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2376         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2377         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2378         if (!pages)
2379                 return;
2380
2381
2382         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2383                 return;
2384         vma = find_vma(mm, start);
2385         if (!vma) {
2386                 reset_ptenuma_scan(p);
2387                 start = 0;
2388                 vma = mm->mmap;
2389         }
2390         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2391                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2392                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2393                         continue;
2394                 }
2395
2396                 /*
2397                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2398                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2399                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2400                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2401                  */
2402                 if (!vma->vm_mm ||
2403                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2404                         continue;
2405
2406                 /*
2407                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2408                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2409                  */
2410                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2411                         continue;
2412
2413                 do {
2414                         start = max(start, vma->vm_start);
2415                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2416                         end = min(end, vma->vm_end);
2417                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2418
2419                         /*
2420                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2421                          * hpages that have at least one present PTE that
2422                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2423                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2424                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2425                          * areas faster.
2426                          */
2427                         if (nr_pte_updates)
2428                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2429                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2430
2431                         start = end;
2432                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2433                                 goto out;
2434
2435                         cond_resched();
2436                 } while (end != vma->vm_end);
2437         }
2438
2439 out:
2440         /*
2441          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2442          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2443          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2444          * scanner to the start so check it now.
2445          */
2446         if (vma)
2447                 mm->numa_scan_offset = start;
2448         else
2449                 reset_ptenuma_scan(p);
2450         up_read(&mm->mmap_sem);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Drive the periodic memory faults..
2455  */
2456 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2457 {
2458         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2459         u64 period, now;
2460
2461         /*
2462          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2463          */
2464         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2465                 return;
2466
2467         /*
2468          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2469          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2470          * task needs to have done some actual work before we bother with
2471          * NUMA placement.
2472          */
2473         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2474         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2475
2476         if (now > curr->node_stamp + period) {
2477                 if (!curr->node_stamp)
2478                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2479                 curr->node_stamp += period;
2480
2481                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2482                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2483                         task_work_add(curr, work, true);
2484                 }
2485         }
2486 }
2487 #else
2488 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2489 {
2490 }
2491
2492 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2493 {
2494 }
2495
2496 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2497 {
2498 }
2499 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2500
2501 static void
2502 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2503 {
2504         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2505         if (!parent_entity(se))
2506                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2507 #ifdef CONFIG_SMP
2508         if (entity_is_task(se)) {
2509                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2510
2511                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2512                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2513         }
2514 #endif
2515         cfs_rq->nr_running++;
2516 }
2517
2518 static void
2519 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2520 {
2521         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2522         if (!parent_entity(se))
2523                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2524         if (entity_is_task(se)) {
2525                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2526                 list_del_init(&se->group_node);
2527         }
2528         cfs_rq->nr_running--;
2529 }
2530
2531 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2532 # ifdef CONFIG_SMP
2533 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2534 {
2535         long tg_weight, load, shares;
2536
2537         /*
2538          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2539          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2540          * the shares for small weight interactive tasks.
2541          */
2542         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2543
2544         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2545
2546         /* Ensure tg_weight >= load */
2547         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2548         tg_weight += load;
2549
2550         shares = (tg->shares * load);
2551         if (tg_weight)
2552                 shares /= tg_weight;
2553
2554         if (shares < MIN_SHARES)
2555                 shares = MIN_SHARES;
2556         if (shares > tg->shares)
2557                 shares = tg->shares;
2558
2559         return shares;
2560 }
2561 # else /* CONFIG_SMP */
2562 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2563 {
2564         return tg->shares;
2565 }
2566 # endif /* CONFIG_SMP */
2567
2568 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2569                             unsigned long weight)
2570 {
2571         if (se->on_rq) {
2572                 /* commit outstanding execution time */
2573                 if (cfs_rq->curr == se)
2574                         update_curr(cfs_rq);
2575                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2576         }
2577
2578         update_load_set(&se->load, weight);
2579
2580         if (se->on_rq)
2581                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2582 }
2583
2584 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2585
2586 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2587 {
2588         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2589         struct task_group *tg;
2590         long shares;
2591
2592         if (!cfs_rq)
2593                 return;
2594
2595         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2596                 return;
2597
2598         tg = cfs_rq->tg;
2599
2600 #ifndef CONFIG_SMP
2601         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2602                 return;
2603 #endif
2604         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2605
2606         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2607 }
2608
2609 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2610 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2611 {
2612 }
2613 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2614
2615 #ifdef CONFIG_SMP
2616 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2617 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2618         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2619         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2620         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2621         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2622         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2623         0x85aac367, 0x82cd8698,
2624 };
2625
2626 /*
2627  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2628  * over-estimates when re-combining.
2629  */
2630 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2631             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2632          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2633         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2634 };
2635
2636 /*
2637  * Approximate:
2638  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2639  */
2640 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2641 {
2642         unsigned int local_n;
2643
2644         if (!n)
2645                 return val;
2646         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2647                 return 0;
2648
2649         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2650         local_n = n;
2651
2652         /*
2653          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2654          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2655          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2656          *
2657          * To achieve constant time decay_load.
2658          */
2659         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2660                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2661                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2662         }
2663
2664         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2665         return val;
2666 }
2667
2668 /*
2669  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2670  * average will be: \Sum 1024*y^n
2671  *
2672  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2673  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2674  */
2675 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2676 {
2677         u32 contrib = 0;
2678
2679         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2680                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2681         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2682                 return LOAD_AVG_MAX;
2683
2684         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2685         do {
2686                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2687                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2688
2689                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2690         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2691
2692         contrib = decay_load(contrib, n);
2693         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2694 }
2695
2696 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2697 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2698 #endif
2699
2700 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2701
2702 /*
2703  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2704  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2705  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2706  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2707  *
2708  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2709  *      p0            p1           p2
2710  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2711  *
2712  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2713  *
2714  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2715  * following representation of historical load:
2716  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2717  *
2718  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2719  *   y^32 = 0.5
2720  *
2721  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2722  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2723  * (u_0).
2724  *
2725  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2726  * sum again by y is sufficient to update:
2727  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2728  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2729  */
2730 static __always_inline int
2731 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2732                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2733 {
2734         u64 delta, scaled_delta, periods;
2735         u32 contrib;
2736         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2737         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2738
2739         delta = now - sa->last_update_time;
2740         /*
2741          * This should only happen when time goes backwards, which it
2742          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2743          */
2744         if ((s64)delta < 0) {
2745                 sa->last_update_time = now;
2746                 return 0;
2747         }
2748
2749         /*
2750          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2751          * approximation of 1us and fast to compute.
2752          */
2753         delta >>= 10;
2754         if (!delta)
2755                 return 0;
2756         sa->last_update_time = now;
2757
2758         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2759         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2760         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2761
2762         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2763         delta_w = sa->period_contrib;
2764         if (delta + delta_w >= 1024) {
2765                 decayed = 1;
2766
2767                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2768                 sa->period_contrib = 0;
2769
2770                 /*
2771                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2772                  * out how much from delta we need to complete the current
2773                  * period and accrue it.
2774                  */
2775                 delta_w = 1024 - delta_w;
2776                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2777                 if (weight) {
2778                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2779                         if (cfs_rq) {
2780                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2781                                                 weight * scaled_delta_w;
2782                         }
2783                 }
2784                 if (running)
2785                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2786
2787                 delta -= delta_w;
2788
2789                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2790                 periods = delta / 1024;
2791                 delta %= 1024;
2792
2793                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2794                 if (cfs_rq) {
2795                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2796                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2797                 }
2798                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2799
2800                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2801                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2802                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2803                 if (weight) {
2804                         sa->load_sum += weight * contrib;
2805                         if (cfs_rq)
2806                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2807                 }
2808                 if (running)
2809                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2810         }
2811
2812         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2813         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2814         if (weight) {
2815                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2816                 if (cfs_rq)
2817                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2818         }
2819         if (running)
2820                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2821
2822         sa->period_contrib += delta;
2823
2824         if (decayed) {
2825                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2826                 if (cfs_rq) {
2827                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2828                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2829                 }
2830                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2831         }
2832
2833         return decayed;
2834 }
2835
2836 /*
2837  * Signed add and clamp on underflow.
2838  *
2839  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2840  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2841  * values.
2842  */
2843 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2844         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2845         typeof(_val) val = (_val);                              \
2846         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2847                                                                 \
2848         res = var + val;                                        \
2849                                                                 \
2850         if (val < 0 && res > var)                               \
2851                 res = 0;                                        \
2852                                                                 \
2853         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2854 } while (0)
2855
2856 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2857 /**
2858  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2859  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2860  * @force: update regardless of how small the difference
2861  *
2862  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2863  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2864  * considerations.
2865  *
2866  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2867  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2868  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2869  *
2870  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2871  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2872  */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2874 {
2875         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2876
2877         /*
2878          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2879          */
2880         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2881                 return;
2882
2883         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2884                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2885                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2886         }
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2891  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2892  * including the state of rq->lock, should be made.
2893  */
2894 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2895                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2896 {
2897         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2898                 return;
2899
2900         /*
2901          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2902          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2903          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2904          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2905          * the wakee more load sounds not bad.
2906          */
2907         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2908                 u64 p_last_update_time;
2909                 u64 n_last_update_time;
2910
2911 #ifndef CONFIG_64BIT
2912                 u64 p_last_update_time_copy;
2913                 u64 n_last_update_time_copy;
2914
2915                 do {
2916                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2917                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2918
2919                         smp_rmb();
2920
2921                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2922                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2923
2924                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2925                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2926 #else
2927                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2928                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2929 #endif
2930                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2931                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2932                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2933         }
2934 }
2935
2936 /* Take into account change of utilization of a child task group */
2937 static inline void
2938 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2941         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
2942
2943         /* Nothing to update */
2944         if (!delta)
2945                 return;
2946
2947         /* Set new sched_entity's utilization */
2948         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
2949         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
2950
2951         /* Update parent cfs_rq utilization */
2952         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
2953         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
2954 }
2955
2956 /* Take into account change of load of a child task group */
2957 static inline void
2958 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2959 {
2960         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
2961         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
2962
2963         /*
2964          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
2965          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
2966          */
2967         if (load) {
2968                 long tg_load;
2969
2970                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
2971                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
2972
2973                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
2974                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2975                 tg_load += load;
2976
2977                 /*
2978                  * We need to compute a correction term in the case that the
2979                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
2980                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
2981                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
2982                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
2983                  * at parent level, can't have a load higher than
2984                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
2985                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
2986                  */
2987                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
2988                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
2989                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
2990                         load /= tg_load;
2991                 }
2992         }
2993
2994         delta = load - se->avg.load_avg;
2995
2996         /* Nothing to update */
2997         if (!delta)
2998                 return;
2999
3000         /* Set new sched_entity's load */
3001         se->avg.load_avg = load;
3002         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3003
3004         /* Update parent cfs_rq load */
3005         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3006         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3007
3008         /*
3009          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3010          * runnable load avg.
3011          */
3012         if (se->on_rq) {
3013                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3014                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3015                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3016         }
3017 }
3018
3019 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3020 {
3021         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3022 }
3023
3024 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3025 {
3026         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3027
3028         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3029                 return 0;
3030
3031         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3032         return 1;
3033 }
3034
3035 /* Update task and its cfs_rq load average */
3036 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3037 {
3038         struct cfs_rq *cfs_rq;
3039
3040         if (entity_is_task(se))
3041                 return 0;
3042
3043         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3044                 return 0;
3045
3046         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3047
3048         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3049
3050         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3051         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3052
3053         return 1;
3054 }
3055
3056 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3057
3058 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3059
3060 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3061 {
3062         return 0;
3063 }
3064
3065 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3066
3067 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3068
3069 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3070 {
3071         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3072                 /*
3073                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3074                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3075                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3076                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3077                  * the next tick/schedule should update.
3078                  *
3079                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3080                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3081                  * number include things like RT tasks.
3082                  *
3083                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3084                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3085                  *
3086                  * See cpu_util().
3087                  */
3088                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3089         }
3090 }
3091
3092 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
3093
3094 /*
3095  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3096  *
3097  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3098  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3099  * values.
3100  */
3101 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3102         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3103         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3104         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3105         res = var - val;                                        \
3106         if (res > var)                                          \
3107                 res = 0;                                        \
3108         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3109 } while (0)
3110
3111 /**
3112  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3113  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3114  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3115  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3116  *
3117  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3118  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3119  * post_init_entity_util_avg().
3120  *
3121  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3122  *
3123  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3124  *
3125  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3126  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3127  */
3128 static inline int
3129 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3130 {
3131         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3132         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
3133
3134         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3135                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3136                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3137                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3138                 removed = 1;
3139                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3140         }
3141
3142         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3143                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3144                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3145                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3146                 removed_util = 1;
3147                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3148         }
3149
3150         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3151                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3152
3153 #ifndef CONFIG_64BIT
3154         smp_wmb();
3155         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3156 #endif
3157
3158         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
3159         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
3160                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3161
3162         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3163                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3164
3165         return decayed || removed;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Optional action to be done while updating the load average
3170  */
3171 #define UPDATE_TG       0x1
3172 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3173
3174 /* Update task and its cfs_rq load average */
3175 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3176 {
3177         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3178         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3179         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3180         int decayed;
3181         void *ptr = NULL;
3182
3183         /*
3184          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3185          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3186          */
3187         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD)) {
3188                 __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3189                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3190                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3191         }
3192
3193         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3194         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3195
3196         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3197                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3198
3199         if (entity_is_task(se)) {
3200 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
3201                 ptr = (void *)&(task_of(se)->ravg);
3202 #endif
3203                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg, ptr);
3204         }
3205 }
3206
3207 /**
3208  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3209  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3210  * @se: sched_entity to attach
3211  *
3212  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3213  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3214  */
3215 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3216 {
3217         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3218         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3219         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3220         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3221         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3222         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3223
3224         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3225 }
3226
3227 /**
3228  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3229  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3230  * @se: sched_entity to detach
3231  *
3232  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3233  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3234  */
3235 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3236 {
3237
3238         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3239         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3240         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3241         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3242         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3243
3244         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3245 }
3246
3247 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3248 static inline void
3249 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3250 {
3251         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3252
3253         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3254         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3255
3256         if (!sa->last_update_time) {
3257                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3258                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3259         }
3260 }
3261
3262 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3263 static inline void
3264 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3265 {
3266         cfs_rq->runnable_load_avg =
3267                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3268         cfs_rq->runnable_load_sum =
3269                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3270 }
3271
3272 #ifndef CONFIG_64BIT
3273 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3274 {
3275         u64 last_update_time_copy;
3276         u64 last_update_time;
3277
3278         do {
3279                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3280                 smp_rmb();
3281                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3282         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3283
3284         return last_update_time;
3285 }
3286 #else
3287 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3288 {
3289         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3290 }
3291 #endif
3292
3293 /*
3294  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3295  * the previous rq.
3296  */
3297 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3298 {
3299         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3300         u64 last_update_time;
3301
3302         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3303         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3308  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3309  */
3310 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3311 {
3312         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3313
3314         /*
3315          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3316          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3317          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3318          *
3319          * Similarly for groups, they will have passed through
3320          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3321          * calls this.
3322          */
3323
3324         sync_entity_load_avg(se);
3325         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3326         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3327 }
3328
3329 /*
3330  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
3331  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
3332  * be the only way to update the runnable statistic.
3333  */
3334 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
3335 {
3336 }
3337
3338 /*
3339  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
3340  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
3341  * be the only way to update the runnable statistic.
3342  */
3343 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
3344 {
3345 }
3346
3347 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3348 {
3349         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3350 }
3351
3352 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3353 {
3354         return cfs_rq->avg.load_avg;
3355 }
3356
3357 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3358
3359 #else /* CONFIG_SMP */
3360
3361 static inline int
3362 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3363 {
3364         return 0;
3365 }
3366
3367 #define UPDATE_TG       0x0
3368 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3369
3370 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1){}
3371 static inline void
3372 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3373 static inline void
3374 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3375 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3376
3377 static inline void
3378 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3379 static inline void
3380 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3381
3382 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3383 {
3384         return 0;
3385 }
3386
3387 #endif /* CONFIG_SMP */
3388
3389 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3390 {
3391 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3392         struct task_struct *tsk = NULL;
3393
3394         if (entity_is_task(se))
3395                 tsk = task_of(se);
3396
3397         if (se->statistics.sleep_start) {
3398                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3399
3400                 if ((s64)delta < 0)
3401                         delta = 0;
3402
3403                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3404                         se->statistics.sleep_max = delta;
3405
3406                 se->statistics.sleep_start = 0;
3407                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3408
3409                 if (tsk) {
3410                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3411                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3412                 }
3413         }
3414         if (se->statistics.block_start) {
3415                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3416
3417                 if ((s64)delta < 0)
3418                         delta = 0;
3419
3420                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3421                         se->statistics.block_max = delta;
3422
3423                 se->statistics.block_start = 0;
3424                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3425
3426                 if (tsk) {
3427                         if (tsk->in_iowait) {
3428                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3429                                 se->statistics.iowait_count++;
3430                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3431                         }
3432
3433                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3434                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3435
3436                         /*
3437                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3438                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3439                          * amount of time that the task spent sleeping:
3440                          */
3441                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3442                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3443                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3444                                                 delta >> 20);
3445                         }
3446                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3447                 }
3448         }
3449 #endif
3450 }
3451
3452 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3453 {
3454 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3455         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3456
3457         if (d < 0)
3458                 d = -d;
3459
3460         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3461                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3462 #endif
3463 }
3464
3465 static void
3466 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3467 {
3468         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3469
3470         /*
3471          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3472          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3473          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3474          * stays open at the end.
3475          */
3476         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3477                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3478
3479         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3480         if (!initial) {
3481                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3482
3483                 /*
3484                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3485                  * for a gentler effect of sleepers:
3486                  */
3487                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3488                         thresh >>= 1;
3489
3490                 vruntime -= thresh;
3491         }
3492
3493         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3494         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3495 }
3496
3497 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3498
3499 static void
3500 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3501 {
3502         /*
3503          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3504          * through calling update_curr().
3505          */
3506         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3507                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3508
3509         /*
3510          * Update run-time statistics of the 'current'.
3511          */
3512         update_curr(cfs_rq);
3513         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3514         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3515         update_cfs_shares(se);
3516         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3517
3518         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3519                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3520                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3521         }
3522
3523         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3524         check_spread(cfs_rq, se);
3525         if (se != cfs_rq->curr)
3526                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3527         se->on_rq = 1;
3528
3529         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3530                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3531                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3532         }
3533 }
3534
3535 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3536 {
3537         for_each_sched_entity(se) {
3538                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3539                 if (cfs_rq->last != se)
3540                         break;
3541
3542                 cfs_rq->last = NULL;
3543         }
3544 }
3545
3546 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3547 {
3548         for_each_sched_entity(se) {
3549                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3550                 if (cfs_rq->next != se)
3551                         break;
3552
3553                 cfs_rq->next = NULL;
3554         }
3555 }
3556
3557 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3558 {
3559         for_each_sched_entity(se) {
3560                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3561                 if (cfs_rq->skip != se)
3562                         break;
3563
3564                 cfs_rq->skip = NULL;
3565         }
3566 }
3567
3568 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3569 {
3570         if (cfs_rq->last == se)
3571                 __clear_buddies_last(se);
3572
3573         if (cfs_rq->next == se)
3574                 __clear_buddies_next(se);
3575
3576         if (cfs_rq->skip == se)
3577                 __clear_buddies_skip(se);
3578 }
3579
3580 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3581
3582 static void
3583 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3584 {
3585         /*
3586          * Update run-time statistics of the 'current'.
3587          */
3588         update_curr(cfs_rq);
3589
3590         /*
3591          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3592          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3593          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3594          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3595          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3596          *     of its group cfs_rq.
3597          */
3598         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3599         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3600
3601         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3602         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3603 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3604                 if (entity_is_task(se)) {
3605                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3606
3607                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3608                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3609                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3610                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3611                 }
3612 #endif
3613         }
3614
3615         clear_buddies(cfs_rq, se);
3616
3617         if (se != cfs_rq->curr)
3618                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3619         se->on_rq = 0;
3620         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3621
3622         /*
3623          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3624          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3625          * movement in our normalized position.
3626          */
3627         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3628                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3629
3630         /* return excess runtime on last dequeue */
3631         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3632
3633         update_min_vruntime(cfs_rq);
3634         update_cfs_shares(se);
3635 }
3636
3637 /*
3638  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3639  */
3640 static void
3641 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3642 {
3643         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3644         struct sched_entity *se;
3645         s64 delta;
3646
3647         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3648         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3649         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3650                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3651                 /*
3652                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3653                  * re-elected due to buddy favours.
3654                  */
3655                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3656                 return;
3657         }
3658
3659         /*
3660          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3661          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3662          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3663          */
3664         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3665                 return;
3666
3667         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3668         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3669
3670         if (delta < 0)
3671                 return;
3672
3673         if (delta > ideal_runtime)
3674                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3675 }
3676
3677 static void
3678 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3679 {
3680         /* 'current' is not kept within the tree. */
3681         if (se->on_rq) {
3682                 /*
3683                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3684                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3685                  * runqueue.
3686                  */
3687                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3688                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3689                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3690         }
3691
3692         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3693         cfs_rq->curr = se;
3694 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3695         /*
3696          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3697          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3698          * when there are only lesser-weight tasks around):
3699          */
3700         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3701                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3702                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3703         }
3704 #endif
3705         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3706 }
3707
3708 static int
3709 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3710
3711 /*
3712  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3713  * 1) keep things fair between processes/task groups
3714  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3715  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3716  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3717  */
3718 static struct sched_entity *
3719 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3720 {
3721         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3722         struct sched_entity *se;
3723
3724         /*
3725          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3726          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3727          */
3728         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3729                 left = curr;
3730
3731         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3732
3733         /*
3734          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3735          * be done without getting too unfair.
3736          */
3737         if (cfs_rq->skip == se) {
3738                 struct sched_entity *second;
3739
3740                 if (se == curr) {
3741                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3742                 } else {
3743                         second = __pick_next_entity(se);
3744                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3745                                 second = curr;
3746                 }
3747
3748                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3749                         se = second;
3750         }
3751
3752         /*
3753          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3754          */
3755         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3756                 se = cfs_rq->last;
3757
3758         /*
3759          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3760          */
3761         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3762                 se = cfs_rq->next;
3763
3764         clear_buddies(cfs_rq, se);
3765
3766         return se;
3767 }
3768
3769 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3770
3771 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3772 {
3773         /*
3774          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3775          * was not called and update_curr() has to be done:
3776          */
3777         if (prev->on_rq)
3778                 update_curr(cfs_rq);
3779
3780         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3781         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3782
3783         check_spread(cfs_rq, prev);
3784         if (prev->on_rq) {
3785                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3786                 /* Put 'current' back into the tree. */
3787                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3788                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3789                 update_load_avg(prev, 0);
3790         }
3791         cfs_rq->curr = NULL;
3792 }
3793
3794 static void
3795 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3796 {
3797         /*
3798          * Update run-time statistics of the 'current'.
3799          */
3800         update_curr(cfs_rq);
3801
3802         /*
3803          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3804          */
3805         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3806         update_cfs_shares(curr);
3807
3808 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3809         /*
3810          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3811          * validating it and just reschedule.
3812          */
3813         if (queued) {
3814                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3815                 return;
3816         }
3817         /*
3818          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3819          */
3820         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3821                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3822                 return;
3823 #endif
3824
3825         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3826                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3827 }
3828
3829
3830 /**************************************************
3831  * CFS bandwidth control machinery
3832  */
3833
3834 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3835
3836 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3837 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3838
3839 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3840 {
3841         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3842 }
3843
3844 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3845 {
3846         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3847 }
3848
3849 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3850 {
3851         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3852 }
3853 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3854 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3855 {
3856         return true;
3857 }
3858
3859 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3860 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3861 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3862
3863 /*
3864  * default period for cfs group bandwidth.
3865  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3866  */
3867 static inline u64 default_cfs_period(void)
3868 {
3869         return 100000000ULL;
3870 }
3871
3872 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3873 {
3874         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3879  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3880  * additional synchronization around rq->lock.
3881  *
3882  * requires cfs_b->lock
3883  */
3884 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3885 {
3886         u64 now;
3887
3888         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3889                 return;
3890
3891         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3892         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3893         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3894 }
3895
3896 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3897 {
3898         return &tg->cfs_bandwidth;
3899 }
3900
3901 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3902 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3903 {
3904         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3905                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3906
3907         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3908 }
3909
3910 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3911 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3912 {
3913         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3914         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3915         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3916
3917         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3918         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3919
3920         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3921         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3922                 amount = min_amount;
3923         else {
3924                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3925
3926                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3927                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3928                         cfs_b->runtime -= amount;
3929                         cfs_b->idle = 0;
3930                 }
3931         }
3932         expires = cfs_b->runtime_expires;
3933         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3934
3935         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3936         /*
3937          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3938          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3939          * issued.
3940          */
3941         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3942                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3943
3944         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3945 }
3946
3947 /*
3948  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3949  * fact that rq->clock snapshots this value.
3950  */
3951 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3952 {
3953         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3954
3955         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3956         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3957                 return;
3958
3959         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3960                 return;
3961
3962         /*
3963          * If the local deadline has passed we have to consider the
3964          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3965          * has not truly expired.
3966          *
3967          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3968          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3969          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3970          * exact equality, so a partial write will still work.
3971          */
3972
3973         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3974                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3975                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3976         } else {
3977                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3978                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3979         }
3980 }
3981
3982 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3983 {
3984         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3985         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3986         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3987
3988         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3989                 return;
3990
3991         /*
3992          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3993          * hierarchy can be throttled
3994          */
3995         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3996                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3997 }
3998
3999 static __always_inline
4000 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4001 {
4002         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4003                 return;
4004
4005         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4006 }
4007
4008 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4009 {
4010         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4011 }
4012
4013 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4014 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4015 {
4016         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4017 }
4018
4019 /*
4020  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4021  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4022  * load-balance operations.
4023  */
4024 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4025                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4026 {
4027         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4028
4029         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4030         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4031
4032         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4033                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4034 }
4035
4036 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4037 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4038 {
4039         struct rq *rq = data;
4040         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4041
4042         cfs_rq->throttle_count--;
4043 #ifdef CONFIG_SMP
4044         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4045                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4046                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4047                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4048         }
4049 #endif
4050
4051         return 0;
4052 }
4053
4054 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4055 {
4056         struct rq *rq = data;
4057         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4058
4059         /* group is entering throttled state, stop time */
4060         if (!cfs_rq->throttle_count)
4061                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4062         cfs_rq->throttle_count++;
4063
4064         return 0;
4065 }
4066
4067 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4068 {
4069         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4070         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4071         struct sched_entity *se;
4072         long task_delta, dequeue = 1;
4073         bool empty;
4074
4075         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4076
4077         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4078         rcu_read_lock();
4079         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4080         rcu_read_unlock();
4081
4082         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4083         for_each_sched_entity(se) {
4084                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4085                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4086                 if (!se->on_rq)
4087                         break;
4088
4089                 if (dequeue)
4090                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4091                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4092
4093                 if (qcfs_rq->load.weight)
4094                         dequeue = 0;
4095         }
4096
4097         if (!se)
4098                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4099
4100         cfs_rq->throttled = 1;
4101         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4102         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4103         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4104
4105         /*
4106          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4107          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4108          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4109          */
4110         if (cfs_b->distribute_running)
4111                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4112         else
4113                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4114
4115         /*
4116          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4117          * timer is running.
4118          */
4119         if (empty)
4120                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4121
4122         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4123 }
4124
4125 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4126 {
4127         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4128         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4129         struct sched_entity *se;
4130         int enqueue = 1;
4131         long task_delta;
4132
4133         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4134
4135         cfs_rq->throttled = 0;
4136
4137         update_rq_clock(rq);
4138
4139         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4140         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4141         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4142         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4143
4144         /* update hierarchical throttle state */
4145         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4146
4147         if (!cfs_rq->load.weight)
4148                 return;
4149
4150         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4151         for_each_sched_entity(se) {
4152                 if (se->on_rq)
4153                         enqueue = 0;
4154
4155                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4156                 if (enqueue)
4157                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4158                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4159
4160                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4161                         break;
4162         }
4163
4164         if (!se)
4165                 add_nr_running(rq, task_delta);
4166
4167         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4168         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4169                 resched_curr(rq);
4170 }
4171
4172 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4173                 u64 remaining, u64 expires)
4174 {
4175         struct cfs_rq *cfs_rq;
4176         u64 runtime;
4177         u64 starting_runtime = remaining;
4178
4179         rcu_read_lock();
4180         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4181                                 throttled_list) {
4182                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4183
4184                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4185                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4186                         goto next;
4187
4188                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4189                 if (runtime > remaining)
4190                         runtime = remaining;
4191                 remaining -= runtime;
4192
4193                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4194                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4195
4196                 /* we check whether we're throttled above */
4197                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4198                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4199
4200 next:
4201                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4202
4203                 if (!remaining)
4204                         break;
4205         }
4206         rcu_read_unlock();
4207
4208         return starting_runtime - remaining;
4209 }
4210
4211 /*
4212  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4213  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4214  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4215  * used to track this state.
4216  */
4217 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4218 {
4219         u64 runtime, runtime_expires;
4220         int throttled;
4221
4222         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4223         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4224                 goto out_deactivate;
4225
4226         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4227         cfs_b->nr_periods += overrun;
4228
4229         /*
4230          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4231          * we're going inactive then everything else can be deferred
4232          */
4233         if (cfs_b->idle && !throttled)
4234                 goto out_deactivate;
4235
4236         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4237
4238         if (!throttled) {
4239                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4240                 cfs_b->idle = 1;
4241                 return 0;
4242         }
4243
4244         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4245         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4246
4247         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4248
4249         /*
4250          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4251          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4252          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4253          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4254          * only by limited amounts in that extreme case.
4255          */
4256         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4257                 runtime = cfs_b->runtime;
4258                 cfs_b->distribute_running = 1;
4259                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4260                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4261                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4262                                                  runtime_expires);
4263                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4264
4265                 cfs_b->distribute_running = 0;
4266                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4267
4268                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4269         }
4270
4271         /*
4272          * While we are ensured activity in the period following an
4273          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4274          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4275          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4276          */
4277         cfs_b->idle = 0;
4278
4279         return 0;
4280
4281 out_deactivate:
4282         return 1;
4283 }
4284
4285 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4286 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4287 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4288 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4289 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4290 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4291
4292 /*
4293  * Are we near the end of the current quota period?
4294  *
4295  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4296  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4297  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4298  */
4299 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4300 {
4301         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4302         u64 remaining;
4303
4304         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4305         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4306                 return 1;
4307
4308         /* is a quota refresh about to occur? */
4309         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4310         if (remaining < min_expire)
4311                 return 1;
4312
4313         return 0;
4314 }
4315
4316 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4317 {
4318         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4319
4320         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4321         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4322                 return;
4323
4324         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4325                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4326                         HRTIMER_MODE_REL);
4327 }
4328
4329 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4330 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4331 {
4332         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4333         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4334
4335         if (slack_runtime <= 0)
4336                 return;
4337
4338         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4339         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4340             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4341                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4342
4343                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4344                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4345                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4346                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4347         }
4348         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4349
4350         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4351         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4352 }
4353
4354 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4355 {
4356         if (!cfs_bandwidth_used())
4357                 return;
4358
4359         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4360                 return;
4361
4362         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4363 }
4364
4365 /*
4366  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4367  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4368  */
4369 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4370 {
4371         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4372         u64 expires;
4373
4374         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4375         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4376         if (cfs_b->distribute_running) {
4377                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4378                 return;
4379         }
4380
4381         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4382                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4383                 return;
4384         }
4385
4386         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4387                 runtime = cfs_b->runtime;
4388
4389         expires = cfs_b->runtime_expires;
4390         if (runtime)
4391                 cfs_b->distribute_running = 1;
4392
4393         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4394
4395         if (!runtime)
4396                 return;
4397
4398         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4399
4400         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4401         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4402                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4403         cfs_b->distribute_running = 0;
4404         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4405 }
4406
4407 /*
4408  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4409  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4410  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4411  */
4412 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4413 {
4414         if (!cfs_bandwidth_used())
4415                 return;
4416
4417         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4418         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4419                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4420                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4421                 struct task_group *tg;
4422
4423                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4424
4425                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4426                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4427                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4428                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4429                                 break;
4430                 }
4431                 if (tg) {
4432                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4433                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4434                 }
4435         }
4436
4437         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4438         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4439                 return;
4440
4441         /* ensure the group is not already throttled */
4442         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4443                 return;
4444
4445         /* update runtime allocation */
4446         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4447         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4448                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4449 }
4450
4451 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4452 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4453 {
4454         if (!cfs_bandwidth_used())
4455                 return false;
4456
4457         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4458                 return false;
4459
4460         /*
4461          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4462          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4463          */
4464         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4465                 return true;
4466
4467         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4468         return true;
4469 }
4470
4471 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4472 {
4473         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4474                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4475
4476         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4477
4478         return HRTIMER_NORESTART;
4479 }
4480
4481 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4482 {
4483         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4484                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4485         int overrun;
4486         int idle = 0;
4487
4488         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4489         for (;;) {
4490                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4491                 if (!overrun)
4492                         break;
4493
4494                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4495         }
4496         if (idle)
4497                 cfs_b->period_active = 0;
4498         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4499
4500         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4501 }
4502
4503 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4504 {
4505         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4506         cfs_b->runtime = 0;
4507         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4508         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4509
4510         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4511         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4512         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4513         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4514         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4515         cfs_b->distribute_running = 0;
4516 }
4517
4518 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4519 {
4520         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4521         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4522 }
4523
4524 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4525 {
4526         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4527
4528         if (!cfs_b->period_active) {
4529                 cfs_b->period_active = 1;
4530                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4531                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4532         }
4533 }
4534
4535 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4536 {
4537         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4538         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4539                 return;
4540
4541         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4542         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4543 }
4544
4545 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4546 {
4547         struct cfs_rq *cfs_rq;
4548
4549         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4550                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4551
4552                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4553                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4554                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4555         }
4556 }
4557
4558 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4559 {
4560         struct cfs_rq *cfs_rq;
4561
4562         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4563                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4564                         continue;
4565
4566                 /*
4567                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4568                  * there's some valid quota amount
4569                  */
4570                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4571                 /*
4572                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4573                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4574                  */
4575                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4576
4577                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4578                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4579         }
4580 }
4581
4582 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4583 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4584 {
4585         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4586 }
4587
4588 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4589 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4590 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4591 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4592
4593 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4594 {
4595         return 0;
4596 }
4597
4598 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4599 {
4600         return 0;
4601 }
4602
4603 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4604                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4605 {
4606         return 0;
4607 }
4608
4609 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4610
4611 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4612 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4613 #endif
4614
4615 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4616 {
4617         return NULL;
4618 }
4619 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4620 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4621 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4622
4623 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4624
4625 /**************************************************
4626  * CFS operations on tasks:
4627  */
4628
4629 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4630 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4631 {
4632         struct sched_entity *se = &p->se;
4633         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4634
4635         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4636
4637         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4638                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4639                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4640                 s64 delta = slice - ran;
4641
4642                 if (delta < 0) {
4643                         if (rq->curr == p)
4644                                 resched_curr(rq);
4645                         return;
4646                 }
4647                 hrtick_start(rq, delta);
4648         }
4649 }
4650
4651 /*
4652  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4653  * current task is from our class and nr_running is low enough
4654  * to matter.
4655  */
4656 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4657 {
4658         struct task_struct *curr = rq->curr;
4659
4660         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4661                 return;
4662
4663         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4664                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4665 }
4666 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4667 static inline void
4668 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4669 {
4670 }
4671
4672 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4673 {
4674 }
4675 #endif
4676
4677 #ifdef CONFIG_SMP
4678 static bool __cpu_overutilized(int cpu, int delta);
4679 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4680 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4681 #else
4682 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util_freq(cpu)
4683 #endif
4684
4685 /*
4686  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4687  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4688  * then put the task into the rbtree:
4689  */
4690 static void
4691 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4692 {
4693         struct cfs_rq *cfs_rq;
4694         struct sched_entity *se = &p->se;
4695 #ifdef CONFIG_SMP
4696         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4697 #endif
4698
4699         /*
4700          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4701          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4702          * passed.
4703          */
4704         if (p->in_iowait)
4705                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4706
4707         for_each_sched_entity(se) {
4708                 if (se->on_rq)
4709                         break;
4710                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4711                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4712
4713                 /*
4714                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4715                  *
4716                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4717                  * post the final h_nr_running increment below.
4718                  */
4719                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4720                         break;
4721                 cfs_rq->h_nr_running++;
4722                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4723
4724                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4725         }
4726
4727         for_each_sched_entity(se) {
4728                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4729                 cfs_rq->h_nr_running++;
4730                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4731
4732                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4733                         break;
4734
4735                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4736                 update_cfs_shares(se);
4737         }
4738
4739         if (!se)
4740                 add_nr_running(rq, 1);
4741
4742 #ifdef CONFIG_SMP
4743
4744         /*
4745          * Update SchedTune accounting.
4746          *
4747          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4748          * boost value of the current task is accounted for in the
4749          * selection of the OPP.
4750          *
4751          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4752          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4753          * however:
4754          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4755          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4756          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4757          *    such a more complex solution.
4758          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4759          * also for throttled RQs.
4760          */
4761         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4762
4763         if (!se) {
4764                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4765                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4766                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4767                         rq->rd->overutilized = true;
4768                         trace_sched_overutilized(true);
4769                 }
4770         }
4771
4772 #endif /* CONFIG_SMP */
4773         hrtick_update(rq);
4774 }
4775
4776 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4777
4778 /*
4779  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4780  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4781  * update the fair scheduling stats:
4782  */
4783 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4784 {
4785         struct cfs_rq *cfs_rq;
4786         struct sched_entity *se = &p->se;
4787         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4788
4789         for_each_sched_entity(se) {
4790                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4791                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4792
4793                 /*
4794                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4795                  *
4796                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4797                  * post the final h_nr_running decrement below.
4798                 */
4799                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4800                         break;
4801                 cfs_rq->h_nr_running--;
4802                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4803
4804                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4805                 if (cfs_rq->load.weight) {
4806                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4807                         se = parent_entity(se);
4808                         /*
4809                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4810                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4811                          */
4812                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4813                                 set_next_buddy(se);
4814                         break;
4815                 }
4816                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4817         }
4818
4819         for_each_sched_entity(se) {
4820                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4821                 cfs_rq->h_nr_running--;
4822                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4823
4824                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4825                         break;
4826
4827                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4828                 update_cfs_shares(se);
4829         }
4830
4831         if (!se)
4832                 sub_nr_running(rq, 1);
4833
4834 #ifdef CONFIG_SMP
4835
4836         /*
4837          * Update SchedTune accounting
4838          *
4839          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4840          * boost value of the current task is accounted for in the
4841          * selection of the OPP.
4842          */
4843         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4844
4845         if (!se)
4846                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4847 #endif /* CONFIG_SMP */
4848
4849         hrtick_update(rq);
4850 }
4851
4852 #ifdef CONFIG_SMP
4853
4854 /*
4855  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4856  */
4857
4858 /*
4859  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4860  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4861  *
4862  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4863  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4864  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4865  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4866  *
4867  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4868  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4869  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4870  *
4871  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4872  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4873  * particular idx is approximated to be zero.
4874  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4875  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4876  * based on 128 point scale.
4877  * Example:
4878  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4879  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4880  *
4881  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4882  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4883  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4884  */
4885 #define DEGRADE_SHIFT           7
4886 static const unsigned char
4887                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4888 static const unsigned char
4889                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4890                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4891                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4892                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4893                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4894                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4895
4896 /*
4897  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4898  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4899  * adding any new load.
4900  */
4901 static unsigned long
4902 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4903 {
4904         int j = 0;
4905
4906         if (!missed_updates)
4907                 return load;
4908
4909         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4910                 return 0;
4911
4912         if (idx == 1)
4913                 return load >> missed_updates;
4914
4915         while (missed_updates) {
4916                 if (missed_updates % 2)
4917                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4918
4919                 missed_updates >>= 1;
4920                 j++;
4921         }
4922         return load;
4923 }
4924
4925 /*
4926  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4927  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4928  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4929  */
4930 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4931                               unsigned long pending_updates)
4932 {
4933         int i, scale;
4934
4935         this_rq->nr_load_updates++;
4936
4937         /* Update our load: */
4938         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4939         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4940                 unsigned long old_load, new_load;
4941
4942                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4943
4944                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4945                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4946                 new_load = this_load;
4947                 /*
4948                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4949                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4950                  * example.
4951                  */
4952                 if (new_load > old_load)
4953                         new_load += scale - 1;
4954
4955                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4956         }
4957
4958         sched_avg_update(this_rq);
4959 }
4960
4961 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4962 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4963 {
4964         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4965 }
4966
4967 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4968 /*
4969  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4970  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4971  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4972  *
4973  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4974  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4975  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4976  * (tick_nohz_idle_exit).
4977  *
4978  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4979  */
4980
4981 /*
4982  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4983  * idle balance.
4984  */
4985 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4986 {
4987         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4988         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4989         unsigned long pending_updates;
4990
4991         /*
4992          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4993          */
4994         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4995                 return;
4996
4997         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4998         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4999
5000         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
5001 }
5002
5003 /*
5004  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
5005  */
5006 void update_cpu_load_nohz(void)
5007 {
5008         struct rq *this_rq = this_rq();
5009         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5010         unsigned long pending_updates;
5011
5012         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5013                 return;
5014
5015         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5016         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5017         if (pending_updates) {
5018                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5019                 /*
5020                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
5021                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
5022                  */
5023                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
5024         }
5025         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5026 }
5027 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
5028
5029 /*
5030  * Called from scheduler_tick()
5031  */
5032 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
5033 {
5034         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5035         /*
5036          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
5037          */
5038         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
5039         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
5040 }
5041
5042 /*
5043  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5044  * according to the scheduling class and "nice" value.
5045  *
5046  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5047  * balance conservatively.
5048  */
5049 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5050 {
5051         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5052         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5053
5054         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5055                 return total;
5056
5057         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5058 }
5059
5060 /*
5061  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5062  * according to the scheduling class and "nice" value.
5063  */
5064 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5065 {
5066         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5067         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5068
5069         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5070                 return total;
5071
5072         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5073 }
5074
5075
5076 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5077 {
5078         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5079         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5080         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5081
5082         if (nr_running)
5083                 return load_avg / nr_running;
5084
5085         return 0;
5086 }
5087
5088 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5089 {
5090         /*
5091          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
5092          * about the boundary, really active task won't care
5093          * about the loss.
5094          */
5095         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5096                 current->wakee_flips >>= 1;
5097                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5098         }
5099
5100         if (current->last_wakee != p) {
5101                 current->last_wakee = p;
5102                 current->wakee_flips++;
5103         }
5104 }
5105
5106 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
5107 {
5108         struct sched_entity *se = &p->se;
5109         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5110         u64 min_vruntime;
5111
5112 #ifndef CONFIG_64BIT
5113         u64 min_vruntime_copy;
5114
5115         do {
5116                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5117                 smp_rmb();
5118                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5119         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5120 #else
5121         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5122 #endif
5123
5124         se->vruntime -= min_vruntime;
5125         record_wakee(p);
5126 }
5127
5128 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5129 /*
5130  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5131  *
5132  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5133  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5134  * can calculate the shift in shares.
5135  *
5136  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5137  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5138  * total group weight.
5139  *
5140  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5141  * distribution (s_i) using:
5142  *
5143  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5144  *
5145  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5146  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5147  * shares distribution (s_i):
5148  *
5149  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5150  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5151  *
5152  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5153  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5154  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5155  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5156  *
5157  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5158  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5159  *
5160  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5161  *
5162  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5163  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5164  * weight and shares distributions like:
5165  *
5166  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5167  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5168  *
5169  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5170  *
5171  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5172  *
5173  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5174  *
5175  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5176  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5177  * 4/7) times the weight of the group.
5178  */
5179 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5180 {
5181         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5182
5183         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5184                 return wl;
5185
5186         for_each_sched_entity(se) {
5187                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5188                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5189
5190                 tg = cfs_rq->tg;
5191
5192                 /*
5193                  * W = @wg + \Sum rw_j
5194                  */
5195                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5196
5197                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5198                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5199                 W += w;
5200
5201                 /*
5202                  * w = rw_i + @wl
5203                  */
5204                 w += wl;
5205
5206                 /*
5207                  * wl = S * s'_i; see (2)
5208                  */
5209                 if (W > 0 && w < W)
5210                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
5211                 else
5212                         wl = tg->shares;
5213
5214                 /*
5215                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5216                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5217                  * calc_cfs_shares().
5218                  */
5219                 if (wl < MIN_SHARES)
5220                         wl = MIN_SHARES;
5221
5222                 /*
5223                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5224                  */
5225                 wl -= se->avg.load_avg;
5226
5227                 /*
5228                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5229                  * the final effective load change on the root group. Since
5230                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5231                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5232                  * resulting from this level per the above.
5233                  */
5234                 wg = 0;
5235         }
5236
5237         return wl;
5238 }
5239 #else
5240
5241 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5242 {
5243         return wl;
5244 }
5245
5246 #endif
5247
5248 /*
5249  * Returns the current capacity of cpu after applying both
5250  * cpu and freq scaling.
5251  */
5252 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
5253 {
5254         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
5255                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
5256                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5257 }
5258
5259 static inline bool energy_aware(void)
5260 {
5261         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
5262 }
5263
5264 struct energy_env {
5265         struct sched_group      *sg_top;
5266         struct sched_group      *sg_cap;
5267         int                     cap_idx;
5268         int                     util_delta;
5269         int                     src_cpu;
5270         int                     dst_cpu;
5271         int                     trg_cpu;
5272         int                     energy;
5273         int                     payoff;
5274         struct task_struct      *task;
5275         struct {
5276                 int before;
5277                 int after;
5278                 int delta;
5279                 int diff;
5280         } nrg;
5281         struct {
5282                 int before;
5283                 int after;
5284                 int delta;
5285         } cap;
5286 };
5287
5288 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5289
5290 /*
5291  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
5292  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE], which is useful for
5293  * energy calculations.
5294  *
5295  * Since util is a scale-invariant utilization defined as:
5296  *
5297  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
5298  *
5299  * the normalized util can be found using the specific capacity.
5300  *
5301  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
5302  *
5303  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
5304  */
5305 static unsigned long __cpu_norm_util(unsigned long util, unsigned long capacity)
5306 {
5307         if (util >= capacity)
5308                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5309
5310         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
5311 }
5312
5313 static unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
5314 {
5315         unsigned long max_util = 0;
5316         unsigned long util;
5317         int cpu;
5318
5319         for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
5320                 util = cpu_util_wake(cpu, eenv->task);
5321
5322                 /*
5323                  * If we are looking at the target CPU specified by the eenv,
5324                  * then we should add the (estimated) utilization of the task
5325                  * assuming we will wake it up on that CPU.
5326                  */
5327                 if (unlikely(cpu == eenv->trg_cpu))
5328                         util += eenv->util_delta;
5329
5330                 max_util = max(max_util, util);
5331         }
5332
5333         return max_util;
5334 }
5335
5336 /*
5337  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
5338  * current capacity (busy ratio), in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE], for use
5339  * in energy calculations.
5340  *
5341  * Since task executions may or may not overlap in time in the group the true
5342  * normalized util is between MAX(cpu_norm_util(i)) and SUM(cpu_norm_util(i))
5343  * when iterating over all CPUs in the group.
5344  * The latter estimate is used as it leads to a more pessimistic energy
5345  * estimate (more busy).
5346  */
5347 static unsigned
5348 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5349 {
5350         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
5351         unsigned long util, util_sum = 0;
5352         int cpu;
5353
5354         for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg)) {
5355                 util = cpu_util_wake(cpu, eenv->task);
5356
5357                 /*
5358                  * If we are looking at the target CPU specified by the eenv,
5359                  * then we should add the (estimated) utilization of the task
5360                  * assuming we will wake it up on that CPU.
5361                  */
5362                 if (unlikely(cpu == eenv->trg_cpu))
5363                         util += eenv->util_delta;
5364
5365                 util_sum += __cpu_norm_util(util, capacity);
5366         }
5367
5368         return min_t(unsigned long, util_sum, SCHED_CAPACITY_SCALE);
5369 }
5370
5371 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5372         const struct sched_group_energy * const sge)
5373 {
5374         int idx, max_idx = sge->nr_cap_states - 1;
5375         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5376
5377         /* default is max_cap if we don't find a match */
5378         eenv->cap_idx = max_idx;
5379
5380         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5381                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util) {
5382                         eenv->cap_idx = idx;
5383                         break;
5384                 }
5385         }
5386
5387         return eenv->cap_idx;
5388 }
5389
5390 static int group_idle_state(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5391 {
5392         int i, state = INT_MAX;
5393         int src_in_grp, dst_in_grp;
5394         long grp_util = 0;
5395
5396         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5397         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5398                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5399
5400         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5401         state++;
5402
5403         src_in_grp = cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg));
5404         dst_in_grp = cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5405         if (src_in_grp == dst_in_grp) {
5406                 /* both CPUs under consideration are in the same group or not in
5407                  * either group, migration should leave idle state the same.
5408                  */
5409                 goto end;
5410         }
5411
5412         /*
5413          * Try to estimate if a deeper idle state is
5414          * achievable when we move the task.
5415          */
5416         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5417                 grp_util += cpu_util_wake(i, eenv->task);
5418                 if (unlikely(i == eenv->trg_cpu))
5419                         grp_util += eenv->util_delta;
5420         }
5421
5422         if (grp_util <=
5423                 ((long)sg->sgc->max_capacity * (int)sg->group_weight)) {
5424                 /* after moving, this group is at most partly
5425                  * occupied, so it should have some idle time.
5426                  */
5427                 int max_idle_state_idx = sg->sge->nr_idle_states - 2;
5428                 int new_state = grp_util * max_idle_state_idx;
5429                 if (grp_util <= 0)
5430                         /* group will have no util, use lowest state */
5431                         new_state = max_idle_state_idx + 1;
5432                 else {
5433                         /* for partially idle, linearly map util to idle
5434                          * states, excluding the lowest one. This does not
5435                          * correspond to the state we expect to enter in
5436                          * reality, but an indication of what might happen.
5437                          */
5438                         new_state = min(max_idle_state_idx, (int)
5439                                         (new_state / sg->sgc->max_capacity));
5440                         new_state = max_idle_state_idx - new_state;
5441                 }
5442                 state = new_state;
5443         } else {
5444                 /* After moving, the group will be fully occupied
5445                  * so assume it will not be idle at all.
5446                  */
5447                 state = 0;
5448         }
5449 end:
5450         return state;
5451 }
5452
5453 /*
5454  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5455  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5456  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5457  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5458  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5459  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5460  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5461  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5462  */
5463 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5464 {
5465         struct cpumask visit_cpus;
5466         u64 total_energy = 0;
5467         int cpu_count;
5468
5469         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5470
5471         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5472         /* If a cpu is hotplugged in while we are in this function,
5473          * it does not appear in the existing visit_cpus mask
5474          * which came from the sched_group pointer of the
5475          * sched_domain pointed at by sd_ea for either the prev
5476          * or next cpu and was dereferenced in __energy_diff.
5477          * Since we will dereference sd_scs later as we iterate
5478          * through the CPUs we expect to visit, new CPUs can
5479          * be present which are not in the visit_cpus mask.
5480          * Guard this with cpu_count.
5481          */
5482         cpu_count = cpumask_weight(&visit_cpus);
5483
5484         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5485                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5486                 int cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5487                 struct sched_domain *sd;
5488
5489                 /*
5490                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5491                  * sched_group?
5492                  * This sd may have groups with cpus which were not present
5493                  * when we took visit_cpus.
5494                  */
5495                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5496
5497                 if (sd && sd->parent)
5498                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5499
5500                 for_each_domain(cpu, sd) {
5501                         struct sched_group *sg = sd->groups;
5502
5503                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5504                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5505                                 break;
5506
5507                         do {
5508                                 unsigned long group_util;
5509                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5510                                 int cap_idx, idle_idx;
5511
5512                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5513                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5514                                 else
5515                                         eenv->sg_cap = sg;
5516
5517                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5518
5519                                 if (sg->group_weight == 1) {
5520                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5521                                         if (eenv->trg_cpu == eenv->src_cpu &&
5522                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5523                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5524                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5525                                         }
5526                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5527                                         if (eenv->trg_cpu == eenv->dst_cpu &&
5528                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5529                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5530                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5531                                         }
5532                                 }
5533
5534                                 idle_idx = group_idle_state(eenv, sg);
5535                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5536
5537                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power);
5538                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5539                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power);
5540
5541                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5542
5543                                 if (!sd->child) {
5544                                         /*
5545                                          * cpu_count here is the number of
5546                                          * cpus we expect to visit in this
5547                                          * calculation. If we race against
5548                                          * hotplug, we can have extra cpus
5549                                          * added to the groups we are
5550                                          * iterating which do not appear in
5551                                          * the visit_cpus mask. In that case
5552                                          * we are not able to calculate energy
5553                                          * without restarting so we will bail
5554                                          * out and use prev_cpu this time.
5555                                          */
5556                                         if (!cpu_count)
5557                                                 return -EINVAL;
5558                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5559                                         cpu_count--;
5560                                 }
5561
5562                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5563                                         goto next_cpu;
5564
5565                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5566                 }
5567
5568                 /*
5569                  * If we raced with hotplug and got an sd NULL-pointer;
5570                  * returning a wrong energy estimation is better than
5571                  * entering an infinite loop.
5572                  * Specifically: If a cpu is unplugged after we took
5573                  * the visit_cpus mask, it no longer has an sd_scs
5574                  * pointer, so when we dereference it, we get NULL.
5575                  */
5576                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &visit_cpus))
5577                         return -EINVAL;
5578 next_cpu:
5579                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5580                 continue;
5581         }
5582
5583         eenv->energy = total_energy >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5584         return 0;
5585 }
5586
5587 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5588 {
5589         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5590 }
5591
5592 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p);
5593
5594 /*
5595  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5596  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5597  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5598  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5599  * both are specified, the utilization is migrated.
5600  */
5601 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5602 {
5603         struct sched_domain *sd;
5604         struct sched_group *sg;
5605         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5606         int diff, margin;
5607
5608         struct energy_env eenv_before = {
5609                 .util_delta     = task_util(eenv->task),
5610                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5611                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5612                 .trg_cpu        = eenv->src_cpu,
5613                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5614                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5615                 .task           = eenv->task,
5616         };
5617
5618         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5619                 return 0;
5620
5621         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5622         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5623
5624         if (!sd)
5625                 return 0; /* Error */
5626
5627         sg = sd->groups;
5628
5629         do {
5630                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5631                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5632
5633                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5634                                 return 0; /* Invalid result abort */
5635                         energy_before += eenv_before.energy;
5636
5637                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5638                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5639                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5640
5641                         if (sched_group_energy(eenv))
5642                                 return 0; /* Invalid result abort */
5643                         energy_after += eenv->energy;
5644                 }
5645         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5646
5647         eenv->nrg.before = energy_before;
5648         eenv->nrg.after = energy_after;
5649         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5650         eenv->payoff = 0;
5651 #ifndef CONFIG_SCHED_TUNE
5652         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5653                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5654                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5655                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5656                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5657 #endif
5658         /*
5659          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5660          */
5661
5662         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5663
5664         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5665
5666         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5667
5668         return eenv->nrg.diff;
5669 }
5670
5671 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5672
5673 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5674
5675 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5676 extern bool schedtune_initialized;
5677 #endif /* CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE */
5678
5679 /*
5680  * System energy normalization
5681  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_CAPACITY_SCALE],
5682  * corresponding to the specified energy variation.
5683  */
5684 static inline int
5685 normalize_energy(int energy_diff)
5686 {
5687         u32 normalized_nrg;
5688
5689 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5690         /* during early setup, we don't know the extents */
5691         if (unlikely(!schedtune_initialized))
5692                 return energy_diff < 0 ? -1 : 1 ;
5693 #endif /* CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE */
5694
5695 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5696         {
5697         int max_delta;
5698
5699         /* Check for boundaries */
5700         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5701         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5702         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5703         }
5704 #endif
5705
5706         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5707         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5708
5709         /* Scale by energy magnitude */
5710         normalized_nrg <<= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5711
5712         /* Normalize on max energy for target platform */
5713         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5714                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5715
5716         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5717 }
5718
5719 static inline int
5720 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5721 {
5722         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5723         int nrg_delta;
5724
5725         /* Conpute "absolute" energy diff */
5726         __energy_diff(eenv);
5727
5728         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5729         if (boost == 0) {
5730                 trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5731                                 eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5732                                 eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5733                                 eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5734                                 0, -eenv->nrg.diff);
5735                 return eenv->nrg.diff;
5736         }
5737
5738         /* Compute normalized energy diff */
5739         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5740         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5741
5742         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5743                         eenv->nrg.delta,
5744                         eenv->cap.delta,
5745                         eenv->task);
5746
5747         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5748                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5749                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5750                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5751                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5752
5753         /*
5754          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5755          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5756          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5757          * function return a negative value each time the evaluation return a
5758          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5759          * a scheduling decision
5760          */
5761         return -eenv->payoff;
5762 }
5763 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5764 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5765 #endif
5766
5767 /*
5768  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5769  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5770  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5771  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5772  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5773  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5774  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5775  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5776  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5777  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5778  */
5779 static int wake_wide(struct task_struct *p, int sibling_count_hint)
5780 {
5781         unsigned int master = current->wakee_flips;
5782         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5783         int llc_size = this_cpu_read(sd_llc_size);
5784
5785         if (sibling_count_hint >= llc_size)
5786                 return 1;
5787
5788         if (master < slave)
5789                 swap(master, slave);
5790         if (slave < llc_size || master < slave * llc_size)
5791                 return 0;
5792         return 1;
5793 }
5794
5795 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5796                        int prev_cpu, int sync)
5797 {
5798         s64 this_load, load;
5799         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5800         int idx, this_cpu;
5801         struct task_group *tg;
5802         unsigned long weight;
5803         int balanced;
5804
5805         idx       = sd->wake_idx;
5806         this_cpu  = smp_processor_id();
5807         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5808         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5809
5810         /*
5811          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5812          * effect of the currently running task from the load
5813          * of the current CPU:
5814          */
5815         if (sync) {
5816                 tg = task_group(current);
5817                 weight = current->se.avg.load_avg;
5818
5819                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5820                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5821         }
5822
5823         tg = task_group(p);
5824         weight = p->se.avg.load_avg;
5825
5826         /*
5827          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5828          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5829          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5830          * about that, so that's good too.
5831          *
5832          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5833          * task to be woken on this_cpu.
5834          */
5835         this_eff_load = 100;
5836         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5837
5838         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5839         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5840
5841         if (this_load > 0) {
5842                 this_eff_load *= this_load +
5843                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5844
5845                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5846         }
5847
5848         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5849
5850         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5851
5852         if (!balanced)
5853                 return 0;
5854
5855         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5856         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5857
5858         return 1;
5859 }
5860
5861 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5862 {
5863 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5864         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5865                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5866                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5867         }
5868 #endif
5869         return p->se.avg.util_avg;
5870 }
5871
5872 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5873
5874 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5875 {
5876         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5877
5878         util += boosted_task_util(p);
5879
5880         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5881 }
5882
5883 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5884 {
5885         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5886         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5887
5888         if (capacity == max_capacity)
5889                 return true;
5890
5891         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5892                 return true;
5893
5894         return __task_fits(p, cpu, 0);
5895 }
5896
5897 static bool __cpu_overutilized(int cpu, int delta)
5898 {
5899         return (capacity_of(cpu) * 1024) < ((cpu_util(cpu) + delta) * capacity_margin);
5900 }
5901
5902 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5903 {
5904         return __cpu_overutilized(cpu, 0);
5905 }
5906
5907 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5908
5909 struct reciprocal_value schedtune_spc_rdiv;
5910
5911 static long
5912 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5913 {
5914         long long margin = 0;
5915
5916         /*
5917          * Signal proportional compensation (SPC)
5918          *
5919          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5920          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5921          *   M = B * (SCHED_CAPACITY_SCALE - S)
5922          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5923          */
5924         if (boost >= 0) {
5925                 margin  = SCHED_CAPACITY_SCALE - signal;
5926                 margin *= boost;
5927         } else
5928                 margin = -signal * boost;
5929
5930         margin  = reciprocal_divide(margin, schedtune_spc_rdiv);
5931
5932         if (boost < 0)
5933                 margin *= -1;
5934         return margin;
5935 }
5936
5937 static inline int
5938 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5939 {
5940         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5941
5942         if (boost == 0)
5943                 return 0;
5944
5945         return schedtune_margin(util, boost);
5946 }
5947
5948 static inline long
5949 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5950 {
5951         int boost = schedtune_task_boost(task);
5952         unsigned long util;
5953         long margin;
5954
5955         if (boost == 0)
5956                 return 0;
5957
5958         util = task_util(task);
5959         margin = schedtune_margin(util, boost);
5960
5961         return margin;
5962 }
5963
5964 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5965
5966 static inline int
5967 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5968 {
5969         return 0;
5970 }
5971
5972 static inline int
5973 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5974 {
5975         return 0;
5976 }
5977
5978 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5979
5980 unsigned long
5981 boosted_cpu_util(int cpu)
5982 {
5983         unsigned long util = cpu_util_freq(cpu);
5984         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5985
5986         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5987
5988         return util + margin;
5989 }
5990
5991 static inline unsigned long
5992 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5993 {
5994         unsigned long util = task_util(task);
5995         long margin = schedtune_task_margin(task);
5996
5997         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5998
5999         return util + margin;
6000 }
6001
6002 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6003 {
6004         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p), 0);
6005 }
6006
6007 /*
6008  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
6009  * domain.
6010  *
6011  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
6012  */
6013 static struct sched_group *
6014 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6015                   int this_cpu, int sd_flag)
6016 {
6017         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
6018         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
6019         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = ULONG_MAX;
6020         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
6021         int load_idx = sd->forkexec_idx;
6022         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
6023
6024         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6025                 load_idx = sd->wake_idx;
6026
6027         do {
6028                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
6029                 int local_group;
6030                 int i;
6031
6032                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
6033                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
6034                                         tsk_cpus_allowed(p)))
6035                         continue;
6036
6037                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
6038                                                sched_group_cpus(group));
6039
6040                 /*
6041                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
6042                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
6043                  */
6044                 avg_load = 0;
6045                 max_spare_cap = 0;
6046
6047                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
6048                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6049                         if (local_group)
6050                                 load = source_load(i, load_idx);
6051                         else
6052                                 load = target_load(i, load_idx);
6053
6054                         avg_load += load;
6055
6056                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
6057
6058                         if (spare_cap > max_spare_cap)
6059                                 max_spare_cap = spare_cap;
6060                 }
6061
6062                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6063                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
6064
6065                 if (local_group) {
6066                         this_load = avg_load;
6067                         this_spare = max_spare_cap;
6068                 } else {
6069                         if (avg_load < min_load) {
6070                                 min_load = avg_load;
6071                                 idlest = group;
6072                         }
6073
6074                         if (most_spare < max_spare_cap) {
6075                                 most_spare = max_spare_cap;
6076                                 most_spare_sg = group;
6077                         }
6078                 }
6079         } while (group = group->next, group != sd->groups);
6080
6081         /*
6082          * The cross-over point between using spare capacity or least load
6083          * is too conservative for high utilization tasks on partially
6084          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
6085          * so we allow for some task stuffing by using
6086          * spare_capacity > task_util(p)/2.
6087          *
6088          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
6089          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
6090          * utilization.
6091          */
6092         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
6093                 goto skip_spare;
6094
6095         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
6096             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
6097                 return NULL;
6098         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
6099                 return most_spare_sg;
6100
6101 skip_spare:
6102         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
6103                 return NULL;
6104         return idlest;
6105 }
6106
6107 /*
6108  * find_idlest_group_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
6109  */
6110 static int
6111 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
6112 {
6113         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
6114         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
6115         u64 latest_idle_timestamp = 0;
6116         int least_loaded_cpu = this_cpu;
6117         int shallowest_idle_cpu = -1;
6118         int i;
6119
6120         /* Check if we have any choice: */
6121         if (group->group_weight == 1)
6122                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
6123
6124         /* Traverse only the allowed CPUs */
6125         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
6126                 if (idle_cpu(i)) {
6127                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
6128                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
6129                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
6130                                 /*
6131                                  * We give priority to a CPU whose idle state
6132                                  * has the smallest exit latency irrespective
6133                                  * of any idle timestamp.
6134                                  */
6135                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
6136                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6137                                 shallowest_idle_cpu = i;
6138                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
6139                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
6140                                 /*
6141                                  * If equal or no active idle state, then
6142                                  * the most recently idled CPU might have
6143                                  * a warmer cache.
6144                                  */
6145                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6146                                 shallowest_idle_cpu = i;
6147                         }
6148                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6149                         load = weighted_cpuload(i);
6150                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
6151                                 min_load = load;
6152                                 least_loaded_cpu = i;
6153                         }
6154                 }
6155         }
6156
6157         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6158  }
6159
6160 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6161                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6162 {
6163         int new_cpu = cpu;
6164         int wu = sd_flag & SD_BALANCE_WAKE;
6165         int cas_cpu = -1;
6166
6167         if (wu) {
6168                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_cas_attempts);
6169                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.cas_attempts);
6170         }
6171
6172         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6173                 return prev_cpu;
6174
6175         while (sd) {
6176                 struct sched_group *group;
6177                 struct sched_domain *tmp;
6178                 int weight;
6179
6180                 if (wu)
6181                         schedstat_inc(sd, eas_stats.cas_attempts);
6182
6183                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6184                         sd = sd->child;
6185                         continue;
6186                 }
6187
6188                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6189                 if (!group) {
6190                         sd = sd->child;
6191                         continue;
6192                 }
6193
6194                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6195                 if (new_cpu == cpu) {
6196                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6197                         sd = sd->child;
6198                         continue;
6199                 }
6200
6201                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6202                 cpu = cas_cpu = new_cpu;
6203                 weight = sd->span_weight;
6204                 sd = NULL;
6205                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6206                         if (weight <= tmp->span_weight)
6207                                 break;
6208                         if (tmp->flags & sd_flag)
6209                                 sd = tmp;
6210                 }
6211                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6212         }
6213
6214         if (wu && (cas_cpu >= 0)) {
6215                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_cas_count);
6216                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.cas_count);
6217         }
6218
6219         return new_cpu;
6220 }
6221
6222 /*
6223  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
6224  */
6225 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6226 {
6227         struct sched_domain *sd;
6228         struct sched_group *sg;
6229         int best_idle_cpu = -1;
6230         int best_idle_cstate = INT_MAX;
6231         unsigned long best_idle_capacity = ULONG_MAX;
6232
6233         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_attempts);
6234         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_attempts);
6235
6236         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
6237                 if (idle_cpu(target)) {
6238                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_idle);
6239                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_idle);
6240                         return target;
6241                 }
6242
6243                 /*
6244                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
6245                  */
6246                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev)) {
6247                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_cache_affine);
6248                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_cache_affine);
6249                         return prev;
6250                 }
6251         }
6252
6253         /*
6254          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
6255          */
6256         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6257         for_each_lower_domain(sd) {
6258                 sg = sd->groups;
6259                 do {
6260                         int i;
6261                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
6262                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
6263                                 goto next;
6264
6265                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
6266                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
6267                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
6268                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
6269                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
6270
6271                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
6272                                                 goto next;
6273
6274                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target)) {
6275                                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_suff_cap);
6276                                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_suff_cap);
6277                                                 schedstat_inc(sd, eas_stats.sis_suff_cap);
6278                                                 return target;
6279                                         }
6280
6281                                         if (idle_idx < best_idle_cstate &&
6282                                             capacity_orig <= best_idle_capacity) {
6283                                                 best_idle_cpu = i;
6284                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
6285                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
6286                                         }
6287                                 }
6288                         } else {
6289                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
6290                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
6291                                                 goto next;
6292                                 }
6293
6294                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
6295                                         tsk_cpus_allowed(p));
6296                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_idle_cpu);
6297                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_idle_cpu);
6298                                 schedstat_inc(sd, eas_stats.sis_idle_cpu);
6299                                 goto done;
6300                         }
6301 next:
6302                         sg = sg->next;
6303                 } while (sg != sd->groups);
6304         }
6305
6306         if (best_idle_cpu >= 0)
6307                 target = best_idle_cpu;
6308
6309 done:
6310         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_sis_count);
6311         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.sis_count);
6312
6313         return target;
6314 }
6315
6316 /*
6317  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6318  * the waking task p removed.  check_for_migration() looks for a better CPU of
6319  * rq->curr. For that case we should return cpu util with contributions from
6320  * currently running task p removed.
6321  */
6322 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6323 {
6324         unsigned long util, capacity;
6325
6326 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
6327         /*
6328          * WALT does not decay idle tasks in the same manner
6329          * as PELT, so it makes little sense to subtract task
6330          * utilization from cpu utilization. Instead just use
6331          * cpu_util for this case.
6332          */
6333         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_cpu_util &&
6334             p->state == TASK_WAKING)
6335                 return cpu_util(cpu);
6336 #endif
6337         /* Task has no contribution or is new */
6338         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6339                 return cpu_util(cpu);
6340
6341         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6342         util = max_t(long, cpu_util(cpu) - task_util(p), 0);
6343
6344         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6345 }
6346
6347 static int start_cpu(bool boosted)
6348 {
6349         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6350
6351         return boosted ? rd->max_cap_orig_cpu : rd->min_cap_orig_cpu;
6352 }
6353
6354 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, int *backup_cpu,
6355                                    bool boosted, bool prefer_idle)
6356 {
6357         unsigned long best_idle_min_cap_orig = ULONG_MAX;
6358         unsigned long min_util = boosted_task_util(p);
6359         unsigned long target_capacity = ULONG_MAX;
6360         unsigned long min_wake_util = ULONG_MAX;
6361         unsigned long target_max_spare_cap = 0;
6362         unsigned long best_active_util = ULONG_MAX;
6363         int best_idle_cstate = INT_MAX;
6364         struct sched_domain *sd;
6365         struct sched_group *sg;
6366         int best_active_cpu = -1;
6367         int best_idle_cpu = -1;
6368         int target_cpu = -1;
6369         int cpu, i;
6370
6371         *backup_cpu = -1;
6372
6373         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_attempts);
6374         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_attempts);
6375
6376         /* Find start CPU based on boost value */
6377         cpu = start_cpu(boosted);
6378         if (cpu < 0) {
6379                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_no_cpu);
6380                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_no_cpu);
6381                 return -1;
6382         }
6383
6384         /* Find SD for the start CPU */
6385         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, cpu));
6386         if (!sd) {
6387                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_no_sd);
6388                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_no_sd);
6389                 return -1;
6390         }
6391
6392         /* Scan CPUs in all SDs */
6393         sg = sd->groups;
6394         do {
6395                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
6396                         unsigned long capacity_curr = capacity_curr_of(i);
6397                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
6398                         unsigned long wake_util, new_util;
6399
6400                         if (!cpu_online(i))
6401                                 continue;
6402
6403                         if (walt_cpu_high_irqload(i))
6404                                 continue;
6405
6406                         /*
6407                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
6408                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
6409                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
6410                          */
6411                         wake_util = cpu_util_wake(i, p);
6412                         new_util = wake_util + task_util(p);
6413
6414                         /*
6415                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
6416                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
6417                          * than the one required to boost the task.
6418                          */
6419                         new_util = max(min_util, new_util);
6420                         if (new_util > capacity_orig)
6421                                 continue;
6422
6423                         /*
6424                          * Case A) Latency sensitive tasks
6425                          *
6426                          * Unconditionally favoring tasks that prefer idle CPU to
6427                          * improve latency.
6428                          *
6429                          * Looking for:
6430                          * - an idle CPU, whatever its idle_state is, since
6431                          *   the first CPUs we explore are more likely to be
6432                          *   reserved for latency sensitive tasks.
6433                          * - a non idle CPU where the task fits in its current
6434                          *   capacity and has the maximum spare capacity.
6435                          * - a non idle CPU with lower contention from other
6436                          *   tasks and running at the lowest possible OPP.
6437                          *
6438                          * The last two goals tries to favor a non idle CPU
6439                          * where the task can run as if it is "almost alone".
6440                          * A maximum spare capacity CPU is favoured since
6441                          * the task already fits into that CPU's capacity
6442                          * without waiting for an OPP chance.
6443                          *
6444                          * The following code path is the only one in the CPUs
6445                          * exploration loop which is always used by
6446                          * prefer_idle tasks. It exits the loop with wither a
6447                          * best_active_cpu or a target_cpu which should
6448                          * represent an optimal choice for latency sensitive
6449                          * tasks.
6450                          */
6451                         if (prefer_idle) {
6452
6453                                 /*
6454                                  * Case A.1: IDLE CPU
6455                                  * Return the first IDLE CPU we find.
6456                                  */
6457                                 if (idle_cpu(i)) {
6458                                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_pref_idle);
6459                                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_pref_idle);
6460
6461                                         trace_sched_find_best_target(p,
6462                                                         prefer_idle, min_util,
6463                                                         cpu, best_idle_cpu,
6464                                                         best_active_cpu, i);
6465
6466                                         return i;
6467                                 }
6468
6469                                 /*
6470                                  * Case A.2: Target ACTIVE CPU
6471                                  * Favor CPUs with max spare capacity.
6472                                  */
6473                                 if ((capacity_curr > new_util) &&
6474                                         (capacity_orig - new_util > target_max_spare_cap)) {
6475                                         target_max_spare_cap = capacity_orig - new_util;
6476                                         target_cpu = i;
6477                                         continue;
6478                                 }
6479                                 if (target_cpu != -1)
6480                                         continue;
6481
6482
6483                                 /*
6484                                  * Case A.3: Backup ACTIVE CPU
6485                                  * Favor CPUs with:
6486                                  * - lower utilization due to other tasks
6487                                  * - lower utilization with the task in
6488                                  */
6489                                 if (wake_util > min_wake_util)
6490                                         continue;
6491                                 if (new_util > best_active_util)
6492                                         continue;
6493                                 min_wake_util = wake_util;
6494                                 best_active_util = new_util;
6495                                 best_active_cpu = i;
6496                                 continue;
6497                         }
6498
6499                         /*
6500                          * Enforce EAS mode
6501                          *
6502                          * For non latency sensitive tasks, skip CPUs that
6503                          * will be overutilized by moving the task there.
6504                          *
6505                          * The goal here is to remain in EAS mode as long as
6506                          * possible at least for !prefer_idle tasks.
6507                          */
6508                         if ((new_util * capacity_margin) >
6509                             (capacity_orig * SCHED_CAPACITY_SCALE))
6510                                 continue;
6511
6512                         /*
6513                          * Case B) Non latency sensitive tasks on IDLE CPUs.
6514                          *
6515                          * Find an optimal backup IDLE CPU for non latency
6516                          * sensitive tasks.
6517                          *
6518                          * Looking for:
6519                          * - minimizing the capacity_orig,
6520                          *   i.e. preferring LITTLE CPUs
6521                          * - favoring shallowest idle states
6522                          *   i.e. avoid to wakeup deep-idle CPUs
6523                          *
6524                          * The following code path is used by non latency
6525                          * sensitive tasks if IDLE CPUs are available. If at
6526                          * least one of such CPUs are available it sets the
6527                          * best_idle_cpu to the most suitable idle CPU to be
6528                          * selected.
6529                          *
6530                          * If idle CPUs are available, favour these CPUs to
6531                          * improve performances by spreading tasks.
6532                          * Indeed, the energy_diff() computed by the caller
6533                          * will take care to ensure the minimization of energy
6534                          * consumptions without affecting performance.
6535                          */
6536                         if (idle_cpu(i)) {
6537                                 int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
6538
6539                                 /* Select idle CPU with lower cap_orig */
6540                                 if (capacity_orig > best_idle_min_cap_orig)
6541                                         continue;
6542
6543                                 /*
6544                                  * Skip CPUs in deeper idle state, but only
6545                                  * if they are also less energy efficient.
6546                                  * IOW, prefer a deep IDLE LITTLE CPU vs a
6547                                  * shallow idle big CPU.
6548                                  */
6549                                 if (sysctl_sched_cstate_aware &&
6550                                     best_idle_cstate <= idle_idx)
6551                                         continue;
6552
6553                                 /* Keep track of best idle CPU */
6554                                 best_idle_min_cap_orig = capacity_orig;
6555                                 best_idle_cstate = idle_idx;
6556                                 best_idle_cpu = i;
6557                                 continue;
6558                         }
6559
6560                         /*
6561                          * Case C) Non latency sensitive tasks on ACTIVE CPUs.
6562                          *
6563                          * Pack tasks in the most energy efficient capacities.
6564                          *
6565                          * This task packing strategy prefers more energy
6566                          * efficient CPUs (i.e. pack on smaller maximum
6567                          * capacity CPUs) while also trying to spread tasks to
6568                          * run them all at the lower OPP.
6569                          *
6570                          * This assumes for example that it's more energy
6571                          * efficient to run two tasks on two CPUs at a lower
6572                          * OPP than packing both on a single CPU but running
6573                          * that CPU at an higher OPP.
6574                          *
6575                          * Thus, this case keep track of the CPU with the
6576                          * smallest maximum capacity and highest spare maximum
6577                          * capacity.
6578                          */
6579
6580                         /* Favor CPUs with smaller capacity */
6581                         if (capacity_orig > target_capacity)
6582                                 continue;
6583
6584                         /* Favor CPUs with maximum spare capacity */
6585                         if ((capacity_orig - new_util) < target_max_spare_cap)
6586                                 continue;
6587
6588                         target_max_spare_cap = capacity_orig - new_util;
6589                         target_capacity = capacity_orig;
6590                         target_cpu = i;
6591                 }
6592
6593         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
6594
6595         /*
6596          * For non latency sensitive tasks, cases B and C in the previous loop,
6597          * we pick the best IDLE CPU only if we was not able to find a target
6598          * ACTIVE CPU.
6599          *
6600          * Policies priorities:
6601          *
6602          * - prefer_idle tasks:
6603          *
6604          *   a) IDLE CPU available, we return immediately
6605          *   b) ACTIVE CPU where task fits and has the bigger maximum spare
6606          *      capacity (i.e. target_cpu)
6607          *   c) ACTIVE CPU with less contention due to other tasks
6608          *      (i.e. best_active_cpu)
6609          *
6610          * - NON prefer_idle tasks:
6611          *
6612          *   a) ACTIVE CPU: target_cpu
6613          *   b) IDLE CPU: best_idle_cpu
6614          */
6615         if (target_cpu == -1)
6616                 target_cpu = prefer_idle
6617                         ? best_active_cpu
6618                         : best_idle_cpu;
6619         else
6620                 *backup_cpu = prefer_idle
6621                 ? best_active_cpu
6622                 : best_idle_cpu;
6623
6624         trace_sched_find_best_target(p, prefer_idle, min_util, cpu,
6625                                      best_idle_cpu, best_active_cpu,
6626                                      target_cpu);
6627
6628         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_fbt_count);
6629         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.fbt_count);
6630
6631         return target_cpu;
6632 }
6633
6634 /*
6635  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6636  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6637  *
6638  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6639  * BALANCE_WAKE sort things out.
6640  */
6641 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6642 {
6643         long min_cap, max_cap;
6644
6645         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6646         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
6647
6648         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6649         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6650                 return 0;
6651
6652         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6653         sync_entity_load_avg(&p->se);
6654
6655         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6656 }
6657
6658 static int select_energy_cpu_brute(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sync)
6659 {
6660         struct sched_domain *sd;
6661         int target_cpu = prev_cpu, tmp_target, tmp_backup;
6662         bool boosted, prefer_idle;
6663
6664         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_attempts);
6665         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_attempts);
6666
6667         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
6668                 int cpu = smp_processor_id();
6669
6670                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6671                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_sync);
6672                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_sync);
6673                         return cpu;
6674                 }
6675         }
6676
6677         rcu_read_lock();
6678 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
6679         boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
6680         prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
6681 #else
6682         boosted = get_sysctl_sched_cfs_boost() > 0;
6683         prefer_idle = 0;
6684 #endif
6685
6686         sync_entity_load_avg(&p->se);
6687
6688         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, prev_cpu));
6689         /* Find a cpu with sufficient capacity */
6690         tmp_target = find_best_target(p, &tmp_backup, boosted, prefer_idle);
6691
6692         if (!sd)
6693                 goto unlock;
6694         if (tmp_target >= 0) {
6695                 target_cpu = tmp_target;
6696                 if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu)) {
6697                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_idle_bt);
6698                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_idle_bt);
6699                         goto unlock;
6700                 }
6701         }
6702
6703         if (target_cpu != prev_cpu) {
6704                 int delta = 0;
6705                 struct energy_env eenv = {
6706                         .util_delta     = task_util(p),
6707                         .src_cpu        = prev_cpu,
6708                         .dst_cpu        = target_cpu,
6709                         .task           = p,
6710                         .trg_cpu        = target_cpu,
6711                 };
6712
6713
6714 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
6715                 if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_cpu_util &&
6716                         p->state == TASK_WAKING)
6717                         delta = task_util(p);
6718 #endif
6719                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
6720                 if (__cpu_overutilized(prev_cpu, delta)) {
6721                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_insuff_cap);
6722                         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_insuff_cap);
6723                         goto unlock;
6724                 }
6725
6726                 if (energy_diff(&eenv) >= 0) {
6727                         /* No energy saving for target_cpu, try backup */
6728                         target_cpu = tmp_backup;
6729                         eenv.dst_cpu = target_cpu;
6730                         eenv.trg_cpu = target_cpu;
6731                         if (tmp_backup < 0 ||
6732                             tmp_backup == prev_cpu ||
6733                             energy_diff(&eenv) >= 0) {
6734                                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_no_nrg_sav);
6735                                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_no_nrg_sav);
6736                                 target_cpu = prev_cpu;
6737                                 goto unlock;
6738                         }
6739                 }
6740
6741                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_nrg_sav);
6742                 schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_nrg_sav);
6743                 goto unlock;
6744         }
6745
6746         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_secb_count);
6747         schedstat_inc(this_rq(), eas_stats.secb_count);
6748
6749 unlock:
6750         rcu_read_unlock();
6751
6752         return target_cpu;
6753 }
6754
6755 /*
6756  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6757  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6758  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6759  *
6760  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6761  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6762  *
6763  * Returns the target cpu number.
6764  *
6765  * preempt must be disabled.
6766  */
6767 static int
6768 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags,
6769                     int sibling_count_hint)
6770 {
6771         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6772         int cpu = smp_processor_id();
6773         int new_cpu = prev_cpu;
6774         int want_affine = 0;
6775         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6776
6777         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6778                 record_wakee(p);
6779                 want_affine = !wake_wide(p, sibling_count_hint) &&
6780                               !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6781                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6782         }
6783
6784         if (energy_aware() && !(cpu_rq(prev_cpu)->rd->overutilized))
6785                 return select_energy_cpu_brute(p, prev_cpu, sync);
6786
6787         rcu_read_lock();
6788         for_each_domain(cpu, tmp) {
6789                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6790                         break;
6791
6792                 /*
6793                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6794                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6795                  */
6796                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6797                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6798                         affine_sd = tmp;
6799                         break;
6800                 }
6801
6802                 if (tmp->flags & sd_flag)
6803                         sd = tmp;
6804                 else if (!want_affine)
6805                         break;
6806         }
6807
6808         if (affine_sd) {
6809                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6810                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6811                         new_cpu = cpu;
6812         }
6813
6814         if (sd && !(sd_flag & SD_BALANCE_FORK)) {
6815                 /*
6816                  * We're going to need the task's util for capacity_spare_wake
6817                  * in find_idlest_group. Sync it up to prev_cpu's
6818                  * last_update_time.
6819                  */
6820                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6821         }
6822
6823         if (!sd) {
6824                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6825                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6826
6827         } else {
6828                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6829         }
6830         rcu_read_unlock();
6831
6832         return new_cpu;
6833 }
6834
6835 /*
6836  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6837  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6838  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6839  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6840  */
6841 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6842 {
6843         /*
6844          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6845          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6846          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6847          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6848          * load sounds not bad.
6849          */
6850         remove_entity_load_avg(&p->se);
6851
6852         /* Tell new CPU we are migrated */
6853         p->se.avg.last_update_time = 0;
6854
6855         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6856         p->se.exec_start = 0;
6857 }
6858
6859 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6860 {
6861         remove_entity_load_avg(&p->se);
6862 }
6863 #else
6864 #define task_fits_max(p, cpu) true
6865 #endif /* CONFIG_SMP */
6866
6867 static unsigned long
6868 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6869 {
6870         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6871
6872         /*
6873          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6874          * to virtual-time in his units.
6875          *
6876          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6877          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6878          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6879          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6880          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6881          *
6882          * This is especially important for buddies when the leftmost
6883          * task is higher priority than the buddy.
6884          */
6885         return calc_delta_fair(gran, se);
6886 }
6887
6888 /*
6889  * Should 'se' preempt 'curr'.
6890  *
6891  *             |s1
6892  *        |s2
6893  *   |s3
6894  *         g
6895  *      |<--->|c
6896  *
6897  *  w(c, s1) = -1
6898  *  w(c, s2) =  0
6899  *  w(c, s3) =  1
6900  *
6901  */
6902 static int
6903 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6904 {
6905         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6906
6907         if (vdiff <= 0)
6908                 return -1;
6909
6910         gran = wakeup_gran(curr, se);
6911         if (vdiff > gran)
6912                 return 1;
6913
6914         return 0;
6915 }
6916
6917 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6918 {
6919         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6920                 return;
6921
6922         for_each_sched_entity(se)
6923                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6924 }
6925
6926 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6927 {
6928         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6929                 return;
6930
6931         for_each_sched_entity(se)
6932                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6933 }
6934
6935 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6936 {
6937         for_each_sched_entity(se)
6938                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6939 }
6940
6941 /*
6942  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6943  */
6944 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6945 {
6946         struct task_struct *curr = rq->curr;
6947         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6948         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6949         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6950         int next_buddy_marked = 0;
6951
6952         if (unlikely(se == pse))
6953                 return;
6954
6955         /*
6956          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6957          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6958          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6959          * next-buddy nomination below.
6960          */
6961         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6962                 return;
6963
6964         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6965                 set_next_buddy(pse);
6966                 next_buddy_marked = 1;
6967         }
6968
6969         /*
6970          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6971          * wake up path.
6972          *
6973          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6974          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6975          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6976          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6977          * below.
6978          */
6979         if (test_tsk_need_resched(curr))
6980                 return;
6981
6982         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6983         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6984             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6985                 goto preempt;
6986
6987         /*
6988          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6989          * is driven by the tick):
6990          */
6991         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6992                 return;
6993
6994         find_matching_se(&se, &pse);
6995         update_curr(cfs_rq_of(se));
6996         BUG_ON(!pse);
6997         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6998                 /*
6999                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
7000                  * triggering this preemption.
7001                  */
7002                 if (!next_buddy_marked)
7003                         set_next_buddy(pse);
7004                 goto preempt;
7005         }
7006
7007         return;
7008
7009 preempt:
7010         resched_curr(rq);
7011         /*
7012          * Only set the backward buddy when the current task is still
7013          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
7014          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
7015          * point, either of which can * drop the rq lock.
7016          *
7017          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
7018          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
7019          */
7020         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
7021                 return;
7022
7023         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
7024                 set_last_buddy(se);
7025 }
7026
7027 static struct task_struct *
7028 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7029 {
7030         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7031         struct sched_entity *se;
7032         struct task_struct *p;
7033         int new_tasks;
7034
7035 again:
7036 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7037         if (!cfs_rq->nr_running)
7038                 goto idle;
7039
7040         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
7041                 goto simple;
7042
7043         /*
7044          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
7045          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
7046          *
7047          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
7048          * hierarchy, only change the part that actually changes.
7049          */
7050
7051         do {
7052                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
7053
7054                 /*
7055                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
7056                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
7057                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
7058                  * forget we've ever seen it.
7059                  */
7060                 if (curr) {
7061                         if (curr->on_rq)
7062                                 update_curr(cfs_rq);
7063                         else
7064                                 curr = NULL;
7065
7066                         /*
7067                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
7068                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
7069                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
7070                          * be correct.
7071                          */
7072                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
7073                                 goto simple;
7074                 }
7075
7076                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
7077                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7078         } while (cfs_rq);
7079
7080         p = task_of(se);
7081
7082         /*
7083          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7084          * is a different task than we started out with, try and touch the
7085          * least amount of cfs_rqs.
7086          */
7087         if (prev != p) {
7088                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7089
7090                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7091                         int se_depth = se->depth;
7092                         int pse_depth = pse->depth;
7093
7094                         if (se_depth <= pse_depth) {
7095                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7096                                 pse = parent_entity(pse);
7097                         }
7098                         if (se_depth >= pse_depth) {
7099                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7100                                 se = parent_entity(se);
7101                         }
7102                 }
7103
7104                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7105                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7106         }
7107
7108         if (hrtick_enabled(rq))
7109                 hrtick_start_fair(rq, p);
7110
7111         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
7112
7113         return p;
7114 simple:
7115         cfs_rq = &rq->cfs;
7116 #endif
7117
7118         if (!cfs_rq->nr_running)
7119                 goto idle;
7120
7121         put_prev_task(rq, prev);
7122
7123         do {
7124                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7125                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7126                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7127         } while (cfs_rq);
7128
7129         p = task_of(se);
7130
7131         if (hrtick_enabled(rq))
7132                 hrtick_start_fair(rq, p);
7133
7134         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
7135
7136         return p;
7137
7138 idle:
7139         rq->misfit_task = 0;
7140         /*
7141          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
7142          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
7143          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
7144          * re-start the picking loop.
7145          */
7146         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
7147         new_tasks = idle_balance(rq);
7148         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
7149         /*
7150          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7151          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7152          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7153          */
7154         if (new_tasks < 0)
7155                 return RETRY_TASK;
7156
7157         if (new_tasks > 0)
7158                 goto again;
7159
7160         return NULL;
7161 }
7162
7163 /*
7164  * Account for a descheduled task:
7165  */
7166 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7167 {
7168         struct sched_entity *se = &prev->se;
7169         struct cfs_rq *cfs_rq;
7170
7171         for_each_sched_entity(se) {
7172                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7173                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7174         }
7175 }
7176
7177 /*
7178  * sched_yield() is very simple
7179  *
7180  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7181  */
7182 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7183 {
7184         struct task_struct *curr = rq->curr;
7185         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7186         struct sched_entity *se = &curr->se;
7187
7188         /*
7189          * Are we the only task in the tree?
7190          */
7191         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7192                 return;
7193
7194         clear_buddies(cfs_rq, se);
7195
7196         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7197                 update_rq_clock(rq);
7198                 /*
7199                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7200                  */
7201                 update_curr(cfs_rq);
7202                 /*
7203                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7204                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7205                  * and double the fastpath cost.
7206                  */
7207                 rq_clock_skip_update(rq, true);
7208         }
7209
7210         set_skip_buddy(se);
7211 }
7212
7213 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7214 {
7215         struct sched_entity *se = &p->se;
7216
7217         /* throttled hierarchies are not runnable */
7218         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7219                 return false;
7220
7221         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7222         set_next_buddy(se);
7223
7224         yield_task_fair(rq);
7225
7226         return true;
7227 }
7228
7229 #ifdef CONFIG_SMP
7230 /**************************************************
7231  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7232  *
7233  * BASICS
7234  *
7235  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7236  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7237  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7238  *
7239  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7240  *
7241  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
7242  * W_i,0 is defined as:
7243  *
7244  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7245  *
7246  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
7247  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
7248  *
7249  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7250  * weight:
7251  *
7252  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7253  *
7254  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
7255  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7256  * can also include other factors [XXX].
7257  *
7258  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7259  * directly from (1):
7260  *
7261  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7262  *
7263  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7264  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7265  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7266  *
7267  * [XXX expand on:
7268  *     - infeasible weights;
7269  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7270  *
7271  *
7272  * SCHED DOMAINS
7273  *
7274  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7275  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
7276  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7277  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
7278  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7279  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
7280  * the groups.
7281  *
7282  * This yields:
7283  *
7284  *     log_2 n     1     n
7285  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7286  *     i = 0      2^i   2^i
7287  *                               `- size of each group
7288  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
7289  *         |         `- freq
7290  *         `- sum over all levels
7291  *
7292  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7293  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7294  *
7295  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7296  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
7297  *
7298  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7299  *
7300  *             log_2 n     
7301  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7302  *             k = 0
7303  *
7304  * And you'll find that:
7305  *
7306  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7307  *
7308  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
7309  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7310  * of:
7311  *
7312  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7313  *
7314  *
7315  * WORK CONSERVING
7316  *
7317  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7318  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
7319  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7320  *
7321  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7322  * time.
7323  *
7324  * [XXX more?]
7325  *
7326  *
7327  * CGROUPS
7328  *
7329  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7330  *
7331  *                                s_k,i
7332  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7333  *                                 S_k
7334  *
7335  * Where
7336  *
7337  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7338  *
7339  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
7340  *
7341  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7342  * property.
7343  *
7344  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7345  *      rewrite all of this once again.]
7346  */ 
7347
7348 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7349
7350 enum fbq_type { regular, remote, all };
7351
7352 enum group_type {
7353         group_other = 0,
7354         group_misfit_task,
7355         group_imbalanced,
7356         group_overloaded,
7357 };
7358
7359 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7360 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7361 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7362 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7363
7364 struct lb_env {
7365         struct sched_domain     *sd;
7366
7367         struct rq               *src_rq;
7368         int                     src_cpu;
7369
7370         int                     dst_cpu;
7371         struct rq               *dst_rq;
7372
7373         struct cpumask          *dst_grpmask;
7374         int                     new_dst_cpu;
7375         enum cpu_idle_type      idle;
7376         long                    imbalance;
7377         unsigned int            src_grp_nr_running;
7378         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7379         struct cpumask          *cpus;
7380
7381         unsigned int            flags;
7382
7383         unsigned int            loop;
7384         unsigned int            loop_break;
7385         unsigned int            loop_max;
7386
7387         enum fbq_type           fbq_type;
7388         enum group_type         busiest_group_type;
7389         struct list_head        tasks;
7390 };
7391
7392 /*
7393  * Is this task likely cache-hot:
7394  */
7395 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7396 {
7397         s64 delta;
7398
7399         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7400
7401         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7402                 return 0;
7403
7404         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7405                 return 0;
7406
7407         /*
7408          * Buddy candidates are cache hot:
7409          */
7410         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7411                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7412                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7413                 return 1;
7414
7415         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7416                 return 1;
7417         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7418                 return 0;
7419
7420         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7421
7422         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7423 }
7424
7425 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7426 /*
7427  * Returns 1, if task migration degrades locality
7428  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7429  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7430  */
7431 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7432 {
7433         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7434         unsigned long src_faults, dst_faults;
7435         int src_nid, dst_nid;
7436
7437         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7438                 return -1;
7439
7440         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7441                 return -1;
7442
7443         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7444         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7445
7446         if (src_nid == dst_nid)
7447                 return -1;
7448
7449         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7450         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7451                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7452                         return 1;
7453                 else
7454                         return -1;
7455         }
7456
7457         /* Encourage migration to the preferred node. */
7458         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7459                 return 0;
7460
7461         if (numa_group) {
7462                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
7463                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
7464         } else {
7465                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
7466                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
7467         }
7468
7469         return dst_faults < src_faults;
7470 }
7471
7472 #else
7473 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7474                                              struct lb_env *env)
7475 {
7476         return -1;
7477 }
7478 #endif
7479
7480 /*
7481  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7482  */
7483 static
7484 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7485 {
7486         int tsk_cache_hot;
7487
7488         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7489
7490         /*
7491          * We do not migrate tasks that are:
7492          * 1) throttled_lb_pair, or
7493          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7494          * 3) running (obviously), or
7495          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7496          */
7497         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7498                 return 0;
7499
7500         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
7501                 int cpu;
7502
7503                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7504
7505                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7506
7507                 /*
7508                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
7509                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7510                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7511                  *
7512                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
7513                  * one in current iteration.
7514                  */
7515                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7516                         return 0;
7517
7518                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7519                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7520                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
7521                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7522                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7523                                 break;
7524                         }
7525                 }
7526
7527                 return 0;
7528         }
7529
7530         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7531         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7532
7533         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7534                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7535                 return 0;
7536         }
7537
7538         /*
7539          * Aggressive migration if:
7540          * 1) destination numa is preferred
7541          * 2) task is cache cold, or
7542          * 3) too many balance attempts have failed.
7543          */
7544         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7545         if (tsk_cache_hot == -1)
7546                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7547
7548         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7549             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7550                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7551                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
7552                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
7553                 }
7554                 return 1;
7555         }
7556
7557         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7558         return 0;
7559 }
7560
7561 /*
7562  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7563  */
7564 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7565 {
7566         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7567
7568         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
7569         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7570         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
7571         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7572         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
7573 }
7574
7575 /*
7576  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7577  * part of active balancing operations within "domain".
7578  *
7579  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7580  */
7581 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7582 {
7583         struct task_struct *p, *n;
7584
7585         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7586
7587         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7588                 if (!can_migrate_task(p, env))
7589                         continue;
7590
7591                 detach_task(p, env);
7592
7593                 /*
7594                  * Right now, this is only the second place where
7595                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7596                  * so we can safely collect stats here rather than
7597                  * inside detach_tasks().
7598                  */
7599                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
7600                 return p;
7601         }
7602         return NULL;
7603 }
7604
7605 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7606
7607 /*
7608  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7609  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7610  *
7611  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7612  */
7613 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7614 {
7615         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7616         struct task_struct *p;
7617         unsigned long load;
7618         int detached = 0;
7619
7620         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7621
7622         if (env->imbalance <= 0)
7623                 return 0;
7624
7625         while (!list_empty(tasks)) {
7626                 /*
7627                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7628                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7629                  */
7630                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7631                         break;
7632
7633                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7634
7635                 env->loop++;
7636                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7637                 if (env->loop > env->loop_max)
7638                         break;
7639
7640                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7641                 if (env->loop > env->loop_break) {
7642                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7643                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7644                         break;
7645                 }
7646
7647                 if (!can_migrate_task(p, env))
7648                         goto next;
7649
7650                 load = task_h_load(p);
7651
7652                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7653                         goto next;
7654
7655                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7656                         goto next;
7657
7658                 detach_task(p, env);
7659                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7660
7661                 detached++;
7662                 env->imbalance -= load;
7663
7664 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7665                 /*
7666                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7667                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7668                  * the critical section.
7669                  */
7670                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7671                         break;
7672 #endif
7673
7674                 /*
7675                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7676                  * weighted load.
7677                  */
7678                 if (env->imbalance <= 0)
7679                         break;
7680
7681                 continue;
7682 next:
7683                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
7684         }
7685
7686         /*
7687          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7688          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7689          * than inside detach_one_task().
7690          */
7691         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
7692
7693         return detached;
7694 }
7695
7696 /*
7697  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7698  */
7699 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7700 {
7701         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7702
7703         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7704         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7705         activate_task(rq, p, 0);
7706         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7707 }
7708
7709 /*
7710  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7711  * its new rq.
7712  */
7713 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7714 {
7715         raw_spin_lock(&rq->lock);
7716         attach_task(rq, p);
7717         raw_spin_unlock(&rq->lock);
7718 }
7719
7720 /*
7721  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7722  * new rq.
7723  */
7724 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7725 {
7726         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7727         struct task_struct *p;
7728
7729         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
7730
7731         while (!list_empty(tasks)) {
7732                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7733                 list_del_init(&p->se.group_node);
7734
7735                 attach_task(env->dst_rq, p);
7736         }
7737
7738         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
7739 }
7740
7741 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7742 static void update_blocked_averages(int cpu)
7743 {
7744         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7745         struct cfs_rq *cfs_rq;
7746         unsigned long flags;
7747
7748         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7749         update_rq_clock(rq);
7750
7751         /*
7752          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7753          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7754          */
7755         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7756                 /* throttled entities do not contribute to load */
7757                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7758                         continue;
7759
7760                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
7761                                            true))
7762                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7763
7764                 /* Propagate pending load changes to the parent */
7765                 if (cfs_rq->tg->se[cpu])
7766                         update_load_avg(cfs_rq->tg->se[cpu], 0);
7767         }
7768         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7769 }
7770
7771 /*
7772  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7773  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7774  * group is a fraction of its parents load.
7775  */
7776 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7777 {
7778         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7779         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7780         unsigned long now = jiffies;
7781         unsigned long load;
7782
7783         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7784                 return;
7785
7786         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7787         for_each_sched_entity(se) {
7788                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7789                 cfs_rq->h_load_next = se;
7790                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7791                         break;
7792         }
7793
7794         if (!se) {
7795                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7796                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7797         }
7798
7799         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7800                 load = cfs_rq->h_load;
7801                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7802                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7803                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7804                 cfs_rq->h_load = load;
7805                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7806         }
7807 }
7808
7809 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7810 {
7811         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7812
7813         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7814         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7815                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7816 }
7817 #else
7818 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7819 {
7820         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7821         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7822         unsigned long flags;
7823
7824         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7825         update_rq_clock(rq);
7826         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7827         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7828 }
7829
7830 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7831 {
7832         return p->se.avg.load_avg;
7833 }
7834 #endif
7835
7836 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7837
7838 /*
7839  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7840  */
7841 struct sg_lb_stats {
7842         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7843         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7844         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7845         unsigned long load_per_task;
7846         unsigned long group_capacity;
7847         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7848         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7849         unsigned int idle_cpus;
7850         unsigned int group_weight;
7851         enum group_type group_type;
7852         int group_no_capacity;
7853         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7854 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7855         unsigned int nr_numa_running;
7856         unsigned int nr_preferred_running;
7857 #endif
7858 };
7859
7860 /*
7861  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7862  *               during load balancing.
7863  */
7864 struct sd_lb_stats {
7865         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7866         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7867         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7868         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7869         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7870
7871         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7872         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7873 };
7874
7875 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7876 {
7877         /*
7878          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7879          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7880          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7881          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7882          */
7883         *sds = (struct sd_lb_stats){
7884                 .busiest = NULL,
7885                 .local = NULL,
7886                 .total_load = 0UL,
7887                 .total_capacity = 0UL,
7888                 .busiest_stat = {
7889                         .avg_load = 0UL,
7890                         .sum_nr_running = 0,
7891                         .group_type = group_other,
7892                 },
7893         };
7894 }
7895
7896 /**
7897  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7898  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7899  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7900  *
7901  * Return: The load index.
7902  */
7903 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7904                                         enum cpu_idle_type idle)
7905 {
7906         int load_idx;
7907
7908         switch (idle) {
7909         case CPU_NOT_IDLE:
7910                 load_idx = sd->busy_idx;
7911                 break;
7912
7913         case CPU_NEWLY_IDLE:
7914                 load_idx = sd->newidle_idx;
7915                 break;
7916         default:
7917                 load_idx = sd->idle_idx;
7918                 break;
7919         }
7920
7921         return load_idx;
7922 }
7923
7924 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7925 {
7926         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7927         u64 total, used, age_stamp, avg;
7928         s64 delta;
7929
7930         /*
7931          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7932          * we read them once before doing sanity checks on them.
7933          */
7934         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7935         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7936         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7937
7938         if (unlikely(delta < 0))
7939                 delta = 0;
7940
7941         total = sched_avg_period() + delta;
7942
7943         used = div_u64(avg, total);
7944
7945         /*
7946          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7947          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7948          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7949          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7950          */
7951         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7952
7953         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7954                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7955
7956         return 1;
7957 }
7958
7959 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7960 {
7961         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7962         mcc->val = 0;
7963         mcc->cpu = -1;
7964 }
7965
7966 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7967 {
7968         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7969         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7970         struct max_cpu_capacity *mcc;
7971         unsigned long max_capacity;
7972         int max_cap_cpu;
7973         unsigned long flags;
7974
7975         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7976
7977         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7978
7979         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7980         max_capacity = mcc->val;
7981         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7982
7983         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7984             (max_capacity < capacity)) {
7985                 mcc->val = capacity;
7986                 mcc->cpu = cpu;
7987 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7988                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7989                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7990                                 cpu, capacity);
7991                 goto skip_unlock;
7992 #endif
7993         }
7994         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7995
7996 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7997         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7998         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7999
8000         if (!capacity)
8001                 capacity = 1;
8002
8003         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
8004         sdg->sgc->capacity = capacity;
8005         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
8006         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
8007 }
8008
8009 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
8010 {
8011         struct sched_domain *child = sd->child;
8012         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
8013         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
8014         unsigned long interval;
8015
8016         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
8017         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8018         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
8019
8020         if (!child) {
8021                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
8022                 return;
8023         }
8024
8025         capacity = 0;
8026         max_capacity = 0;
8027         min_capacity = ULONG_MAX;
8028
8029         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
8030                 /*
8031                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
8032                  * span the current group.
8033                  */
8034
8035                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
8036                         struct sched_group_capacity *sgc;
8037                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8038
8039                         /*
8040                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
8041                          * gets here before we've attached the domains to the
8042                          * runqueues.
8043                          *
8044                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
8045                          * in update_cpu_capacity().
8046                          *
8047                          * This avoids capacity from being 0 and
8048                          * causing divide-by-zero issues on boot.
8049                          */
8050                         if (unlikely(!rq->sd)) {
8051                                 capacity += capacity_of(cpu);
8052                         } else {
8053                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
8054                                 capacity += sgc->capacity;
8055                         }
8056
8057                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
8058                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
8059                 }
8060         } else  {
8061                 /*
8062                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8063                  * span the current group.
8064                  */ 
8065
8066                 group = child->groups;
8067                 do {
8068                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8069
8070                         capacity += sgc->capacity;
8071                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8072                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8073                         group = group->next;
8074                 } while (group != child->groups);
8075         }
8076
8077         sdg->sgc->capacity = capacity;
8078         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8079         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8080 }
8081
8082 /*
8083  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8084  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8085  * Return true is the capacity is reduced
8086  */
8087 static inline int
8088 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8089 {
8090         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8091                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8092 }
8093
8094 /*
8095  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8096  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
8097  *
8098  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
8099  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
8100  * Something like:
8101  *
8102  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8103  *              *     * * *
8104  *
8105  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8106  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8107  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
8108  *
8109  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8110  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8111  * moving tasks due to affinity constraints.
8112  *
8113  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8114  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8115  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8116  * to create an effective group imbalance.
8117  *
8118  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8119  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8120  * subtle and fragile situation.
8121  */
8122
8123 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8124 {
8125         return group->sgc->imbalance;
8126 }
8127
8128 /*
8129  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8130  * be used by some tasks.
8131  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8132  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8133  * available capacity for CFS tasks.
8134  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8135  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8136  * capacity in meaningful for the load balancer.
8137  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8138  * any benefit for the load balance.
8139  */
8140 static inline bool
8141 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8142 {
8143         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8144                 return true;
8145
8146         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8147                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8148                 return true;
8149
8150         return false;
8151 }
8152
8153 /*
8154  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8155  *  handle.
8156  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8157  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8158  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8159  *  false.
8160  */
8161 static inline bool
8162 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8163 {
8164         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8165                 return false;
8166
8167         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8168                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8169                 return true;
8170
8171         return false;
8172 }
8173
8174
8175 /*
8176  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8177  * per-cpu capacity than sched_group ref.
8178  */
8179 static inline bool
8180 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8181 {
8182         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
8183                                                         ref->sgc->max_capacity;
8184 }
8185
8186 static inline enum
8187 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8188                           struct sg_lb_stats *sgs)
8189 {
8190         if (sgs->group_no_capacity)
8191                 return group_overloaded;
8192
8193         if (sg_imbalanced(group))
8194                 return group_imbalanced;
8195
8196         if (sgs->group_misfit_task)
8197                 return group_misfit_task;
8198
8199         return group_other;
8200 }
8201
8202 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8203 /*
8204  * idle load balancing data
8205  *  - used by the nohz balance, but we want it available here
8206  *    so that we can see which CPUs have no tick.
8207  */
8208 static struct {
8209         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8210         atomic_t nr_cpus;
8211         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8212 } nohz ____cacheline_aligned;
8213
8214 static inline void update_cpu_stats_if_tickless(struct rq *rq)
8215 {
8216         /* only called from update_sg_lb_stats when irqs are disabled */
8217         if (cpumask_test_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask)) {
8218                 /* rate limit updates to once-per-jiffie at most */
8219                 if (READ_ONCE(jiffies) <= rq->last_load_update_tick)
8220                         return;
8221
8222                 raw_spin_lock(&rq->lock);
8223                 update_rq_clock(rq);
8224                 update_idle_cpu_load(rq);
8225                 update_cfs_rq_load_avg(rq->clock_task, &rq->cfs, false);
8226                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
8227         }
8228 }
8229
8230 #else
8231 static inline void update_cpu_stats_if_tickless(struct rq *rq) { }
8232 #endif
8233
8234 /**
8235  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8236  * @env: The load balancing environment.
8237  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8238  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8239  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8240  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8241  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8242  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
8243  */
8244 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8245                         struct sched_group *group, int load_idx,
8246                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8247                         bool *overload, bool *overutilized)
8248 {
8249         unsigned long load;
8250         int i, nr_running;
8251
8252         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8253
8254         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8255                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8256
8257                 /* if we are entering idle and there are CPUs with
8258                  * their tick stopped, do an update for them
8259                  */
8260                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8261                         update_cpu_stats_if_tickless(rq);
8262
8263                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
8264                 if (local_group)
8265                         load = target_load(i, load_idx);
8266                 else
8267                         load = source_load(i, load_idx);
8268
8269                 sgs->group_load += load;
8270                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8271                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8272
8273                 nr_running = rq->nr_running;
8274                 if (nr_running > 1)
8275                         *overload = true;
8276
8277 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8278                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8279                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8280 #endif
8281                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
8282                 /*
8283                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8284                  */
8285                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8286                         sgs->idle_cpus++;
8287
8288                 if (cpu_overutilized(i)) {
8289                         *overutilized = true;
8290                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
8291                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
8292                 }
8293         }
8294
8295         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8296         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8297         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8298
8299         if (sgs->sum_nr_running)
8300                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8301
8302         sgs->group_weight = group->group_weight;
8303
8304         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8305         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8306 }
8307
8308 /**
8309  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8310  * @env: The load balancing environment.
8311  * @sds: sched_domain statistics
8312  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8313  * @sgs: sched_group statistics
8314  *
8315  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8316  * busiest group.
8317  *
8318  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8319  * busiest group. %false otherwise.
8320  */
8321 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8322                                    struct sd_lb_stats *sds,
8323                                    struct sched_group *sg,
8324                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8325 {
8326         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8327
8328         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8329                 return true;
8330
8331         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8332                 return false;
8333
8334         /*
8335          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
8336          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
8337          */
8338         if (sgs->group_type == group_other &&
8339             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
8340                 return false;
8341
8342         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8343                 return false;
8344
8345         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8346                 goto asym_packing;
8347
8348         /*
8349          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8350          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8351          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8352          * power/energy consequences are not considered.
8353          */
8354         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8355             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8356                 return false;
8357
8358 asym_packing:
8359         /* This is the busiest node in its class. */
8360         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8361                 return true;
8362
8363         /*
8364          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
8365          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
8366          * higher than ourself as busy.
8367          */
8368         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
8369                 if (!sds->busiest)
8370                         return true;
8371
8372                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
8373                         return true;
8374         }
8375
8376         return false;
8377 }
8378
8379 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8380 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8381 {
8382         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8383                 return regular;
8384         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8385                 return remote;
8386         return all;
8387 }
8388
8389 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8390 {
8391         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8392                 return regular;
8393         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8394                 return remote;
8395         return all;
8396 }
8397 #else
8398 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8399 {
8400         return all;
8401 }
8402
8403 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8404 {
8405         return regular;
8406 }
8407 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8408
8409 #define lb_sd_parent(sd) \
8410         (sd->parent && sd->parent->groups != sd->parent->groups->next)
8411
8412 /**
8413  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8414  * @env: The load balancing environment.
8415  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8416  */
8417 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8418 {
8419         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8420         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8421         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8422         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8423         bool overload = false, overutilized = false;
8424
8425         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8426                 prefer_sibling = 1;
8427
8428         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8429
8430         do {
8431                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8432                 int local_group;
8433
8434                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
8435                 if (local_group) {
8436                         sds->local = sg;
8437                         sgs = &sds->local_stat;
8438
8439                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8440                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8441                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8442                 }
8443
8444                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8445                                                 &overload, &overutilized);
8446
8447                 if (local_group)
8448                         goto next_group;
8449
8450                 /*
8451                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8452                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8453                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8454                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8455                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8456                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8457                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8458                  * the tasks on the system).
8459                  */
8460                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8461                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
8462                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
8463                         sgs->group_no_capacity = 1;
8464                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8465                 }
8466
8467                 /*
8468                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
8469                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
8470                  */
8471                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8472                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
8473                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
8474                         sgs->group_type = group_other;
8475
8476                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8477                         sds->busiest = sg;
8478                         sds->busiest_stat = *sgs;
8479                 }
8480
8481 next_group:
8482                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8483                 sds->total_load += sgs->group_load;
8484                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8485
8486                 sg = sg->next;
8487         } while (sg != env->sd->groups);
8488
8489         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8490                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8491
8492         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
8493
8494         if (!lb_sd_parent(env->sd)) {
8495                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8496                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8497                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8498
8499                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8500                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
8501                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
8502                         trace_sched_overutilized(overutilized);
8503                 }
8504         } else {
8505                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
8506                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
8507                         trace_sched_overutilized(true);
8508                 }
8509         }
8510
8511 }
8512
8513 /**
8514  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8515  *                      sched doman.
8516  *
8517  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8518  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8519  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8520  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8521  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8522  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8523  *
8524  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8525  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8526  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8527  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8528  * number.
8529  *
8530  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8531  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
8532  *
8533  * @env: The load balancing environment.
8534  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8535  */
8536 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8537 {
8538         int busiest_cpu;
8539
8540         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8541                 return 0;
8542
8543         if (!sds->busiest)
8544                 return 0;
8545
8546         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
8547         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
8548                 return 0;
8549
8550         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8551                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8552                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8553
8554         return 1;
8555 }
8556
8557 /**
8558  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8559  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8560  *                      load balancing.
8561  * @env: The load balancing environment.
8562  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8563  */
8564 static inline
8565 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8566 {
8567         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8568         unsigned int imbn = 2;
8569         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8570         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8571
8572         local = &sds->local_stat;
8573         busiest = &sds->busiest_stat;
8574
8575         if (!local->sum_nr_running)
8576                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8577         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8578                 imbn = 1;
8579
8580         scaled_busy_load_per_task =
8581                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8582                 busiest->group_capacity;
8583
8584         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8585             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8586                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8587                 return;
8588         }
8589
8590         /*
8591          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8592          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8593          * moving them.
8594          */
8595
8596         capa_now += busiest->group_capacity *
8597                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8598         capa_now += local->group_capacity *
8599                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8600         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8601
8602         /* Amount of load we'd subtract */
8603         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8604                 capa_move += busiest->group_capacity *
8605                             min(busiest->load_per_task,
8606                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8607         }
8608
8609         /* Amount of load we'd add */
8610         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8611             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8612                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8613                       local->group_capacity;
8614         } else {
8615                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8616                       local->group_capacity;
8617         }
8618         capa_move += local->group_capacity *
8619                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8620         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8621
8622         /* Move if we gain throughput */
8623         if (capa_move > capa_now)
8624                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8625 }
8626
8627 /**
8628  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8629  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8630  * @env: load balance environment
8631  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8632  */
8633 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8634 {
8635         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8636         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8637
8638         local = &sds->local_stat;
8639         busiest = &sds->busiest_stat;
8640
8641         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8642                 /*
8643                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8644                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8645                  */
8646                 busiest->load_per_task =
8647                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8648         }
8649
8650         /*
8651          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
8652          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
8653          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
8654          */
8655         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8656             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8657                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
8658                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8659                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
8660                         return;
8661                 }
8662
8663                 /*
8664                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
8665                  * cycles to maximize throughput
8666                  */
8667                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8668                     local->group_type <= group_misfit_task) {
8669                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
8670                         return;
8671                 }
8672
8673                 env->imbalance = 0;
8674                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8675         }
8676
8677         /*
8678          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
8679          */
8680         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8681             local->group_type   == group_overloaded) {
8682                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
8683                                         SCHED_LOAD_SCALE;
8684                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
8685                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8686                 else
8687                         load_above_capacity = ~0UL;
8688         }
8689
8690         /*
8691          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
8692          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8693          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
8694          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
8695          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
8696          * for the minimum possible imbalance.
8697          */
8698         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8699
8700         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8701         env->imbalance = min(
8702                 max_pull * busiest->group_capacity,
8703                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8704         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8705
8706         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8707         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8708                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8709                                      busiest->group_misfit_task);
8710
8711         /*
8712          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8713          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8714          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8715          * moved
8716          */
8717         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8718                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8719 }
8720
8721 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8722
8723 /**
8724  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8725  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
8726  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
8727  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
8728  * such a group exists.
8729  *
8730  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8731  * to restore balance.
8732  *
8733  * @env: The load balancing environment.
8734  *
8735  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8736  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
8737  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
8738  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
8739  */
8740 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8741 {
8742         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8743         struct sd_lb_stats sds;
8744
8745         init_sd_lb_stats(&sds);
8746
8747         /*
8748          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8749          * this level.
8750          */
8751         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8752
8753         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
8754                 goto out_balanced;
8755
8756         local = &sds.local_stat;
8757         busiest = &sds.busiest_stat;
8758
8759         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8760         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
8761             check_asym_packing(env, &sds))
8762                 return sds.busiest;
8763
8764         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8765         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8766                 goto out_balanced;
8767
8768         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8769                                                 / sds.total_capacity;
8770
8771         /*
8772          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8773          * work because they assume all things are equal, which typically
8774          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8775          */
8776         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8777                 goto force_balance;
8778
8779         /*
8780          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8781          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8782          */
8783         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8784             busiest->group_no_capacity)
8785                 goto force_balance;
8786
8787         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8788         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8789                 goto force_balance;
8790         }
8791
8792         /*
8793          * If the local group is busier than the selected busiest group
8794          * don't try and pull any tasks.
8795          */
8796         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8797                 goto out_balanced;
8798
8799         /*
8800          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8801          * average load.
8802          */
8803         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8804                 goto out_balanced;
8805
8806         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8807                 /*
8808                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8809                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8810                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8811                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8812                  * might end up to just move the imbalance on another group
8813                  */
8814                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8815                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
8816                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
8817                         goto out_balanced;
8818         } else {
8819                 /*
8820                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8821                  * imbalance_pct to be conservative.
8822                  */
8823                 if (100 * busiest->avg_load <=
8824                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8825                         goto out_balanced;
8826         }
8827
8828 force_balance:
8829         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
8830         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8831         calculate_imbalance(env, &sds);
8832         return sds.busiest;
8833
8834 out_balanced:
8835         env->imbalance = 0;
8836         return NULL;
8837 }
8838
8839 /*
8840  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8841  */
8842 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8843                                      struct sched_group *group)
8844 {
8845         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8846         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8847         int i;
8848
8849         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8850                 unsigned long capacity, wl;
8851                 enum fbq_type rt;
8852
8853                 rq = cpu_rq(i);
8854                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8855
8856                 /*
8857                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8858                  *  - regular: there are !numa tasks
8859                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8860                  *  - all:     there is no distinction
8861                  *
8862                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8863                  * ignore those when there's better options.
8864                  *
8865                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8866                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8867                  * queue by moving tasks around inside the node.
8868                  *
8869                  * If we cannot move enough load due to this classification
8870                  * the next pass will adjust the group classification and
8871                  * allow migration of more tasks.
8872                  *
8873                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8874                  */
8875                 if (rt > env->fbq_type)
8876                         continue;
8877
8878                 capacity = capacity_of(i);
8879
8880                 wl = weighted_cpuload(i);
8881
8882                 /*
8883                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8884                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8885                  */
8886
8887                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8888                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8889                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8890                         continue;
8891
8892                 /*
8893                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8894                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8895                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8896                  * potentially running at a lower capacity.
8897                  *
8898                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8899                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8900                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8901                  * our previous maximum.
8902                  */
8903                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8904                         busiest_load = wl;
8905                         busiest_capacity = capacity;
8906                         busiest = rq;
8907                 }
8908         }
8909
8910         return busiest;
8911 }
8912
8913 /*
8914  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8915  * so long as it is large enough.
8916  */
8917 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8918
8919 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8920 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8921
8922 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8923 {
8924         struct sched_domain *sd = env->sd;
8925
8926         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8927
8928                 /*
8929                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8930                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8931                  * lowest numbered CPUs.
8932                  */
8933                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8934                         return 1;
8935         }
8936
8937         /*
8938          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8939          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8940          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8941          * available on dst_cpu.
8942          */
8943         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8944             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8945                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8946                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8947                         return 1;
8948         }
8949
8950         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8951             ((capacity_orig_of(env->src_cpu) < capacity_orig_of(env->dst_cpu))) &&
8952                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8953                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8954                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8955                         return 1;
8956         }
8957
8958         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8959 }
8960
8961 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8962
8963 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8964 {
8965         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8966         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8967         int cpu, balance_cpu = -1;
8968
8969         /*
8970          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8971          * to do the newly idle load balance.
8972          */
8973         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8974                 return 1;
8975
8976         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8977         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8978         /* Try to find first idle cpu */
8979         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8980                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8981                         continue;
8982
8983                 balance_cpu = cpu;
8984                 break;
8985         }
8986
8987         if (balance_cpu == -1)
8988                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8989
8990         /*
8991          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8992          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8993          */
8994         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8995 }
8996
8997 /*
8998  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8999  * tasks if there is an imbalance.
9000  */
9001 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9002                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9003                         int *continue_balancing)
9004 {
9005         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9006         struct sched_domain *sd_parent = lb_sd_parent(sd) ? sd->parent : NULL;
9007         struct sched_group *group;
9008         struct rq *busiest;
9009         unsigned long flags;
9010         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9011
9012         struct lb_env env = {
9013                 .sd             = sd,
9014                 .dst_cpu        = this_cpu,
9015                 .dst_rq         = this_rq,
9016                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
9017                 .idle           = idle,
9018                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9019                 .cpus           = cpus,
9020                 .fbq_type       = all,
9021                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9022         };
9023
9024         /*
9025          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
9026          * other cpus in our group
9027          */
9028         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9029                 env.dst_grpmask = NULL;
9030
9031         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
9032
9033         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
9034
9035 redo:
9036         if (!should_we_balance(&env)) {
9037                 *continue_balancing = 0;
9038                 goto out_balanced;
9039         }
9040
9041         group = find_busiest_group(&env);
9042         if (!group) {
9043                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
9044                 goto out_balanced;
9045         }
9046
9047         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9048         if (!busiest) {
9049                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
9050                 goto out_balanced;
9051         }
9052
9053         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9054
9055         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9056
9057         env.src_cpu = busiest->cpu;
9058         env.src_rq = busiest;
9059
9060         ld_moved = 0;
9061         if (busiest->nr_running > 1) {
9062                 /*
9063                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9064                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9065                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9066                  * correctly treated as an imbalance.
9067                  */
9068                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9069                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9070
9071 more_balance:
9072                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9073                 update_rq_clock(busiest);
9074
9075                 /*
9076                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9077                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9078                  */
9079                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9080
9081                 /*
9082                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9083                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9084                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9085                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9086                  * See task_rq_lock() family for the details.
9087                  */
9088
9089                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
9090
9091                 if (cur_ld_moved) {
9092                         attach_tasks(&env);
9093                         ld_moved += cur_ld_moved;
9094                 }
9095
9096                 local_irq_restore(flags);
9097
9098                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9099                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9100                         goto more_balance;
9101                 }
9102
9103                 /*
9104                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9105                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9106                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9107                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
9108                  * sched_group.
9109                  *
9110                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9111                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9112                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9113                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9114                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9115                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9116                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9117                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9118                  * This however should not happen so much in practice and
9119                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9120                  * excess load moved.
9121                  */
9122                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9123
9124                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
9125                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9126
9127                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9128                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9129                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9130                         env.loop         = 0;
9131                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9132
9133                         /*
9134                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9135                          * need to continue with same src_cpu.
9136                          */
9137                         goto more_balance;
9138                 }
9139
9140                 /*
9141                  * We failed to reach balance because of affinity.
9142                  */
9143                 if (sd_parent) {
9144                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9145
9146                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9147                                 *group_imbalance = 1;
9148                 }
9149
9150                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9151                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9152                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9153                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
9154                                 env.loop = 0;
9155                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9156                                 goto redo;
9157                         }
9158                         goto out_all_pinned;
9159                 }
9160         }
9161
9162         if (!ld_moved) {
9163                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
9164                 /*
9165                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9166                  * We do not want newidle balance, which can be very
9167                  * frequent, pollute the failure counter causing
9168                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9169                  */
9170                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9171                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
9172                                 sd->nr_balance_failed++;
9173
9174                 if (need_active_balance(&env)) {
9175                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9176
9177                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9178                          * if the curr task on busiest cpu can't be
9179                          * moved to this_cpu
9180                          */
9181                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
9182                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
9183                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9184                                                             flags);
9185                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9186                                 goto out_one_pinned;
9187                         }
9188
9189                         /*
9190                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9191                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9192                          * only after active load balance is finished.
9193                          */
9194                         if (!busiest->active_balance) {
9195                                 busiest->active_balance = 1;
9196                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9197                                 active_balance = 1;
9198                         }
9199                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9200
9201                         if (active_balance) {
9202                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9203                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9204                                         &busiest->active_balance_work);
9205                         }
9206
9207                         /*
9208                          * We've kicked active balancing, reset the failure
9209                          * counter.
9210                          */
9211                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9212                 }
9213         } else
9214                 sd->nr_balance_failed = 0;
9215
9216         if (likely(!active_balance)) {
9217                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9218                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9219         } else {
9220                 /*
9221                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9222                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9223                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9224                  * detach_tasks).
9225                  */
9226                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9227                         sd->balance_interval *= 2;
9228         }
9229
9230         goto out;
9231
9232 out_balanced:
9233         /*
9234          * We reach balance although we may have faced some affinity
9235          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9236          */
9237         if (sd_parent) {
9238                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9239
9240                 if (*group_imbalance)
9241                         *group_imbalance = 0;
9242         }
9243
9244 out_all_pinned:
9245         /*
9246          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9247          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9248          * can try to migrate them.
9249          */
9250         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
9251
9252         sd->nr_balance_failed = 0;
9253
9254 out_one_pinned:
9255         /* tune up the balancing interval */
9256         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
9257                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9258                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
9259                 sd->balance_interval *= 2;
9260
9261         ld_moved = 0;
9262 out:
9263         return ld_moved;
9264 }
9265
9266 static inline unsigned long
9267 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9268 {
9269         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9270
9271         if (cpu_busy)
9272                 interval *= sd->busy_factor;
9273
9274         /* scale ms to jiffies */
9275         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9276         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9277
9278         return interval;
9279 }
9280
9281 static inline void
9282 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
9283 {
9284         unsigned long interval, next;
9285
9286         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
9287         next = sd->last_balance + interval;
9288
9289         if (time_after(*next_balance, next))
9290                 *next_balance = next;
9291 }
9292
9293 /*
9294  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9295  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9296  */
9297 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
9298 {
9299         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9300         int this_cpu = this_rq->cpu;
9301         struct sched_domain *sd;
9302         int pulled_task = 0;
9303         u64 curr_cost = 0;
9304
9305         idle_enter_fair(this_rq);
9306
9307         /*
9308          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9309          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9310          */
9311         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9312
9313         if (!energy_aware() &&
9314             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9315              !this_rq->rd->overload)) {
9316                 rcu_read_lock();
9317                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9318                 if (sd)
9319                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9320                 rcu_read_unlock();
9321
9322                 goto out;
9323         }
9324
9325         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9326
9327         update_blocked_averages(this_cpu);
9328         rcu_read_lock();
9329         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9330                 int continue_balancing = 1;
9331                 u64 t0, domain_cost;
9332
9333                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9334                         continue;
9335
9336                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9337                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9338                         break;
9339                 }
9340
9341                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9342                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9343
9344                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9345                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9346                                                    &continue_balancing);
9347
9348                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9349                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9350                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9351
9352                         curr_cost += domain_cost;
9353                 }
9354
9355                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
9356
9357                 /*
9358                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9359                  * now runnable tasks on this rq.
9360                  */
9361                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9362                         break;
9363         }
9364         rcu_read_unlock();
9365
9366         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9367
9368         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9369                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9370
9371         /*
9372          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9373          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9374          * pretend we pulled a task.
9375          */
9376         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9377                 pulled_task = 1;
9378
9379 out:
9380         /* Move the next balance forward */
9381         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9382                 this_rq->next_balance = next_balance;
9383
9384         /* Is there a task of a high priority class? */
9385         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9386                 pulled_task = -1;
9387
9388         if (pulled_task) {
9389                 idle_exit_fair(this_rq);
9390                 this_rq->idle_stamp = 0;
9391         }
9392
9393         return pulled_task;
9394 }
9395
9396 /*
9397  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
9398  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9399  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9400  * avoids physical / logical imbalances.
9401  */
9402 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9403 {
9404         struct rq *busiest_rq = data;
9405         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9406         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9407         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9408         struct sched_domain *sd = NULL;
9409         struct task_struct *p = NULL;
9410         struct task_struct *push_task = NULL;
9411         int push_task_detached = 0;
9412         struct lb_env env = {
9413                 .sd             = sd,
9414                 .dst_cpu        = target_cpu,
9415                 .dst_rq         = target_rq,
9416                 .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9417                 .src_rq         = busiest_rq,
9418                 .idle           = CPU_IDLE,
9419         };
9420
9421         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
9422
9423         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
9424         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9425                      !busiest_rq->active_balance))
9426                 goto out_unlock;
9427
9428         /* Is there any task to move? */
9429         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9430                 goto out_unlock;
9431
9432         /*
9433          * This condition is "impossible", if it occurs
9434          * we need to fix it. Originally reported by
9435          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
9436          */
9437         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9438
9439         push_task = busiest_rq->push_task;
9440         if (push_task) {
9441                 if (task_on_rq_queued(push_task) &&
9442                         task_cpu(push_task) == busiest_cpu &&
9443                                         cpu_online(target_cpu)) {
9444                         detach_task(push_task, &env);
9445                         push_task_detached = 1;
9446                 }
9447                 goto out_unlock;
9448         }
9449
9450         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9451         rcu_read_lock();
9452         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9453                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9454                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9455                                 break;
9456         }
9457
9458         if (likely(sd)) {
9459                 env.sd = sd;
9460                 schedstat_inc(sd, alb_count);
9461                 update_rq_clock(busiest_rq);
9462
9463                 p = detach_one_task(&env);
9464                 if (p)
9465                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
9466                 else
9467                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
9468         }
9469         rcu_read_unlock();
9470 out_unlock:
9471         busiest_rq->active_balance = 0;
9472
9473         if (push_task)
9474                 busiest_rq->push_task = NULL;
9475
9476         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
9477
9478         if (push_task) {
9479                 if (push_task_detached)
9480                         attach_one_task(target_rq, push_task);
9481                 put_task_struct(push_task);
9482         }
9483
9484         if (p)
9485                 attach_one_task(target_rq, p);
9486
9487         local_irq_enable();
9488
9489         return 0;
9490 }
9491
9492 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9493 {
9494         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9495 }
9496
9497 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9498 /*
9499  * idle load balancing details
9500  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9501  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9502  *   load balancing for all the idle CPUs.
9503  */
9504 static inline int find_new_ilb(void)
9505 {
9506         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9507
9508         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9509                 return ilb;
9510
9511         return nr_cpu_ids;
9512 }
9513
9514 /*
9515  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9516  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9517  * CPU (if there is one).
9518  */
9519 static void nohz_balancer_kick(void)
9520 {
9521         int ilb_cpu;
9522
9523         nohz.next_balance++;
9524
9525         ilb_cpu = find_new_ilb();
9526
9527         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9528                 return;
9529
9530         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
9531                 return;
9532         /*
9533          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9534          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
9535          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9536          * will be run before returning from the IPI.
9537          */
9538         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9539         return;
9540 }
9541
9542 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
9543 {
9544         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
9545                 /*
9546                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
9547                  */
9548                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
9549                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9550                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9551                 }
9552                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9553         }
9554 }
9555
9556 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
9557 {
9558         struct sched_domain *sd;
9559         int cpu = smp_processor_id();
9560
9561         rcu_read_lock();
9562         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9563
9564         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9565                 goto unlock;
9566         sd->nohz_idle = 0;
9567
9568         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
9569 unlock:
9570         rcu_read_unlock();
9571 }
9572
9573 void set_cpu_sd_state_idle(void)
9574 {
9575         struct sched_domain *sd;
9576         int cpu = smp_processor_id();
9577
9578         rcu_read_lock();
9579         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9580
9581         if (!sd || sd->nohz_idle)
9582                 goto unlock;
9583         sd->nohz_idle = 1;
9584
9585         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
9586 unlock:
9587         rcu_read_unlock();
9588 }
9589
9590 /*
9591  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
9592  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9593  */
9594 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9595 {
9596         /*
9597          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
9598          */
9599         if (!cpu_active(cpu))
9600                 return;
9601
9602         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
9603                 return;
9604
9605         /*
9606          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
9607          */
9608         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
9609                 return;
9610
9611         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9612         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9613         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
9614 }
9615
9616 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
9617                                         unsigned long action, void *hcpu)
9618 {
9619         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
9620         case CPU_DYING:
9621                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
9622                 return NOTIFY_OK;
9623         default:
9624                 return NOTIFY_DONE;
9625         }
9626 }
9627 #endif
9628
9629 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9630
9631 /*
9632  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9633  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9634  */
9635 void update_max_interval(void)
9636 {
9637         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9638 }
9639
9640 /*
9641  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9642  * and initiates a balancing operation if so.
9643  *
9644  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9645  */
9646 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9647 {
9648         int continue_balancing = 1;
9649         int cpu = rq->cpu;
9650         unsigned long interval;
9651         struct sched_domain *sd;
9652         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9653         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9654         int update_next_balance = 0;
9655         int need_serialize, need_decay = 0;
9656         u64 max_cost = 0;
9657
9658         update_blocked_averages(cpu);
9659
9660         rcu_read_lock();
9661         for_each_domain(cpu, sd) {
9662                 /*
9663                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9664                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9665                  */
9666                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9667                         sd->max_newidle_lb_cost =
9668                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9669                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9670                         need_decay = 1;
9671                 }
9672                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9673
9674                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9675                         continue;
9676
9677                 /*
9678                  * Stop the load balance at this level. There is another
9679                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9680                  * actively.
9681                  */
9682                 if (!continue_balancing) {
9683                         if (need_decay)
9684                                 continue;
9685                         break;
9686                 }
9687
9688                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9689
9690                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9691                 if (need_serialize) {
9692                         if (!spin_trylock(&balancing))
9693                                 goto out;
9694                 }
9695
9696                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9697                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9698                                 /*
9699                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9700                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9701                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9702                                  */
9703                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9704                         }
9705                         sd->last_balance = jiffies;
9706                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9707                 }
9708                 if (need_serialize)
9709                         spin_unlock(&balancing);
9710 out:
9711                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9712                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9713                         update_next_balance = 1;
9714                 }
9715         }
9716         if (need_decay) {
9717                 /*
9718                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9719                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9720                  */
9721                 rq->max_idle_balance_cost =
9722                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9723         }
9724         rcu_read_unlock();
9725
9726         /*
9727          * next_balance will be updated only when there is a need.
9728          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9729          * updated.
9730          */
9731         if (likely(update_next_balance)) {
9732                 rq->next_balance = next_balance;
9733
9734 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9735                 /*
9736                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9737                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9738                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9739                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9740                  * balance for itself and we need to update the
9741                  * nohz.next_balance accordingly.
9742                  */
9743                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9744                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9745 #endif
9746         }
9747 }
9748
9749 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9750 /*
9751  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9752  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9753  */
9754 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9755 {
9756         int this_cpu = this_rq->cpu;
9757         struct rq *rq;
9758         int balance_cpu;
9759         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9760         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9761         int update_next_balance = 0;
9762
9763         if (idle != CPU_IDLE ||
9764             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9765                 goto end;
9766
9767         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9768                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9769                         continue;
9770
9771                 /*
9772                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9773                  * work being done for other cpus. Next load
9774                  * balancing owner will pick it up.
9775                  */
9776                 if (need_resched())
9777                         break;
9778
9779                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9780
9781                 /*
9782                  * If time for next balance is due,
9783                  * do the balance.
9784                  */
9785                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9786                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9787                         update_rq_clock(rq);
9788                         update_idle_cpu_load(rq);
9789                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9790                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9791                 }
9792
9793                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9794                         next_balance = rq->next_balance;
9795                         update_next_balance = 1;
9796                 }
9797         }
9798
9799         /*
9800          * next_balance will be updated only when there is a need.
9801          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9802          * updated.
9803          */
9804         if (likely(update_next_balance))
9805                 nohz.next_balance = next_balance;
9806 end:
9807         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9808 }
9809
9810 /*
9811  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9812  * of an idle cpu in the system.
9813  *   - This rq has more than one task.
9814  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9815  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9816  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9817  *     multiple busy cpu.
9818  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9819  *     domain span are idle.
9820  */
9821 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9822 {
9823         unsigned long now = jiffies;
9824         struct sched_domain *sd;
9825         struct sched_group_capacity *sgc;
9826         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
9827         bool kick = false;
9828
9829         if (unlikely(rq->idle_balance))
9830                 return false;
9831
9832        /*
9833         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9834         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9835         */
9836         set_cpu_sd_state_busy();
9837         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9838
9839         /*
9840          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9841          * balancing.
9842          */
9843         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9844                 return false;
9845
9846         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9847                 return false;
9848
9849         if (rq->nr_running >= 2 &&
9850             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9851                 return true;
9852
9853         /* Do idle load balance if there have misfit task */
9854         if (energy_aware())
9855                 return rq->misfit_task;
9856
9857         rcu_read_lock();
9858         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9859         if (sd) {
9860                 sgc = sd->groups->sgc;
9861                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9862
9863                 if (nr_busy > 1) {
9864                         kick = true;
9865                         goto unlock;
9866                 }
9867
9868         }
9869
9870         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9871         if (sd) {
9872                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9873                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9874                         kick = true;
9875                         goto unlock;
9876                 }
9877         }
9878
9879         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9880         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9881                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9882                 kick = true;
9883                 goto unlock;
9884         }
9885
9886 unlock:
9887         rcu_read_unlock();
9888         return kick;
9889 }
9890 #else
9891 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9892 #endif
9893
9894 /*
9895  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9896  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9897  */
9898 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9899 {
9900         struct rq *this_rq = this_rq();
9901         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9902                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9903
9904         /*
9905          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9906          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9907          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9908          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9909          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9910          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9911          */
9912         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9913         rebalance_domains(this_rq, idle);
9914 }
9915
9916 /*
9917  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9918  */
9919 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9920 {
9921         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9922         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9923                 return;
9924
9925         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9926                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9927 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9928         if (nohz_kick_needed(rq))
9929                 nohz_balancer_kick();
9930 #endif
9931 }
9932
9933 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9934 {
9935         update_sysctl();
9936
9937         update_runtime_enabled(rq);
9938 }
9939
9940 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9941 {
9942         update_sysctl();
9943
9944         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9945         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9946 }
9947
9948 static inline int
9949 kick_active_balance(struct rq *rq, struct task_struct *p, int new_cpu)
9950 {
9951         int rc = 0;
9952
9953         /* Invoke active balance to force migrate currently running task */
9954         raw_spin_lock(&rq->lock);
9955         if (!rq->active_balance) {
9956                 rq->active_balance = 1;
9957                 rq->push_cpu = new_cpu;
9958                 get_task_struct(p);
9959                 rq->push_task = p;
9960                 rc = 1;
9961         }
9962         raw_spin_unlock(&rq->lock);
9963
9964         return rc;
9965 }
9966
9967 void check_for_migration(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9968 {
9969         int new_cpu;
9970         int active_balance;
9971         int cpu = task_cpu(p);
9972
9973         if (energy_aware() && rq->misfit_task) {
9974                 if (rq->curr->state != TASK_RUNNING ||
9975                     rq->curr->nr_cpus_allowed == 1)
9976                         return;
9977
9978                 new_cpu = select_energy_cpu_brute(p, cpu, 0);
9979                 if (capacity_orig_of(new_cpu) > capacity_orig_of(cpu)) {
9980                         active_balance = kick_active_balance(rq, p, new_cpu);
9981                         if (active_balance)
9982                                 stop_one_cpu_nowait(cpu,
9983                                                 active_load_balance_cpu_stop,
9984                                                 rq, &rq->active_balance_work);
9985                 }
9986         }
9987 }
9988
9989 #endif /* CONFIG_SMP */
9990
9991 /*
9992  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9993  */
9994 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9995 {
9996         struct cfs_rq *cfs_rq;
9997         struct sched_entity *se = &curr->se;
9998
9999         for_each_sched_entity(se) {
10000                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10001                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10002         }
10003
10004         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10005                 task_tick_numa(rq, curr);
10006
10007 #ifdef CONFIG_SMP
10008         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
10009                 rq->rd->overutilized = true;
10010                 trace_sched_overutilized(true);
10011         }
10012
10013         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
10014 #endif
10015
10016 }
10017
10018 /*
10019  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10020  *  - child not yet on the tasklist
10021  *  - preemption disabled
10022  */
10023 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10024 {
10025         struct cfs_rq *cfs_rq;
10026         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10027         struct rq *rq = this_rq();
10028
10029         raw_spin_lock(&rq->lock);
10030         update_rq_clock(rq);
10031
10032         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10033         curr = cfs_rq->curr;
10034         if (curr) {
10035                 update_curr(cfs_rq);
10036                 se->vruntime = curr->vruntime;
10037         }
10038         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10039
10040         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10041                 /*
10042                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10043                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10044                  */
10045                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10046                 resched_curr(rq);
10047         }
10048
10049         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10050         raw_spin_unlock(&rq->lock);
10051 }
10052
10053 /*
10054  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10055  * the current task.
10056  */
10057 static void
10058 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10059 {
10060         if (!task_on_rq_queued(p))
10061                 return;
10062
10063         /*
10064          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10065          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10066          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10067          */
10068         if (rq->curr == p) {
10069                 if (p->prio > oldprio)
10070                         resched_curr(rq);
10071         } else
10072                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10073 }
10074
10075 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10076 {
10077         struct sched_entity *se = &p->se;
10078
10079         /*
10080          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10081          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10082          * vruntime.
10083          */
10084         if (p->on_rq)
10085                 return true;
10086
10087         /*
10088          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10089          * But there are some cases where it has already been normalized:
10090          *
10091          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10092          *   wake_up_new_task().
10093          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10094          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10095          */
10096         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
10097                 return true;
10098
10099         return false;
10100 }
10101
10102 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10103 /*
10104  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10105  * visible to the root
10106  */
10107 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10108 {
10109         struct cfs_rq *cfs_rq;
10110
10111         /* Start to propagate at parent */
10112         se = se->parent;
10113
10114         for_each_sched_entity(se) {
10115                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10116
10117                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10118                         break;
10119
10120                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
10121         }
10122 }
10123 #else
10124 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10125 #endif
10126
10127 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10128 {
10129         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10130
10131         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10132         update_load_avg(se, 0);
10133         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10134         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10135         propagate_entity_cfs_rq(se);
10136 }
10137
10138 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10139 {
10140         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10141
10142 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10143         /*
10144          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10145          * class maintain depth value), reset depth properly.
10146          */
10147         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10148 #endif
10149
10150         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10151         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10152         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10153         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10154         propagate_entity_cfs_rq(se);
10155 }
10156
10157 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10158 {
10159         struct sched_entity *se = &p->se;
10160         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10161
10162         if (!vruntime_normalized(p)) {
10163                 /*
10164                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10165                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10166                  */
10167                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10168                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10169         }
10170
10171         detach_entity_cfs_rq(se);
10172 }
10173
10174 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10175 {
10176         struct sched_entity *se = &p->se;
10177         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10178
10179         attach_entity_cfs_rq(se);
10180
10181         if (!vruntime_normalized(p))
10182                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10183 }
10184
10185 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10186 {
10187         detach_task_cfs_rq(p);
10188 }
10189
10190 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10191 {
10192         attach_task_cfs_rq(p);
10193
10194         if (task_on_rq_queued(p)) {
10195                 /*
10196                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10197                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10198                  * if we can still preempt the current task.
10199                  */
10200                 if (rq->curr == p)
10201                         resched_curr(rq);
10202                 else
10203                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10204         }
10205 }
10206
10207 /* Account for a task changing its policy or group.
10208  *
10209  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10210  * migrates between groups/classes.
10211  */
10212 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10213 {
10214         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10215
10216         for_each_sched_entity(se) {
10217                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10218
10219                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10220                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10221                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10222         }
10223 }
10224
10225 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10226 {
10227         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
10228         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10229 #ifndef CONFIG_64BIT
10230         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10231 #endif
10232 #ifdef CONFIG_SMP
10233 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10234         cfs_rq->propagate_avg = 0;
10235 #endif
10236         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
10237         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
10238 #endif
10239 }
10240
10241 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10242 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10243 {
10244         struct sched_entity *se = &p->se;
10245
10246         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10247         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10248 }
10249
10250 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10251 {
10252         detach_task_cfs_rq(p);
10253         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10254
10255 #ifdef CONFIG_SMP
10256         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10257         p->se.avg.last_update_time = 0;
10258 #endif
10259         attach_task_cfs_rq(p);
10260 }
10261
10262 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10263 {
10264         switch (type) {
10265         case TASK_SET_GROUP:
10266                 task_set_group_fair(p);
10267                 break;
10268
10269         case TASK_MOVE_GROUP:
10270                 task_move_group_fair(p);
10271                 break;
10272         }
10273 }
10274
10275 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10276 {
10277         int i;
10278
10279         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10280
10281         for_each_possible_cpu(i) {
10282                 if (tg->cfs_rq)
10283                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10284                 if (tg->se)
10285                         kfree(tg->se[i]);
10286         }
10287
10288         kfree(tg->cfs_rq);
10289         kfree(tg->se);
10290 }
10291
10292 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10293 {
10294         struct sched_entity *se;
10295         struct cfs_rq *cfs_rq;
10296         struct rq *rq;
10297         int i;
10298
10299         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10300         if (!tg->cfs_rq)
10301                 goto err;
10302         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
10303         if (!tg->se)
10304                 goto err;
10305
10306         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10307
10308         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10309
10310         for_each_possible_cpu(i) {
10311                 rq = cpu_rq(i);
10312
10313                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10314                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10315                 if (!cfs_rq)
10316                         goto err;
10317
10318                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10319                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10320                 if (!se)
10321                         goto err_free_rq;
10322
10323                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10324                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10325                 init_entity_runnable_average(se);
10326
10327                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10328                 post_init_entity_util_avg(se);
10329                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10330         }
10331
10332         return 1;
10333
10334 err_free_rq:
10335         kfree(cfs_rq);
10336 err:
10337         return 0;
10338 }
10339
10340 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10341 {
10342         unsigned long flags;
10343         struct rq *rq;
10344         int cpu;
10345
10346         for_each_possible_cpu(cpu) {
10347                 if (tg->se[cpu])
10348                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10349
10350                 /*
10351                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10352                  * check on_list without danger of it being re-added.
10353                  */
10354                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10355                         continue;
10356
10357                 rq = cpu_rq(cpu);
10358
10359                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10360                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10361                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10362         }
10363 }
10364
10365 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10366                         struct sched_entity *se, int cpu,
10367                         struct sched_entity *parent)
10368 {
10369         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10370
10371         cfs_rq->tg = tg;
10372         cfs_rq->rq = rq;
10373         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10374
10375         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10376         tg->se[cpu] = se;
10377
10378         /* se could be NULL for root_task_group */
10379         if (!se)
10380                 return;
10381
10382         if (!parent) {
10383                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10384                 se->depth = 0;
10385         } else {
10386                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10387                 se->depth = parent->depth + 1;
10388         }
10389
10390         se->my_q = cfs_rq;
10391         /* guarantee group entities always have weight */
10392         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10393         se->parent = parent;
10394 }
10395
10396 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10397
10398 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10399 {
10400         int i;
10401         unsigned long flags;
10402
10403         /*
10404          * We can't change the weight of the root cgroup.
10405          */
10406         if (!tg->se[0])
10407                 return -EINVAL;
10408
10409         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10410
10411         mutex_lock(&shares_mutex);
10412         if (tg->shares == shares)
10413                 goto done;
10414
10415         tg->shares = shares;
10416         for_each_possible_cpu(i) {
10417                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10418                 struct sched_entity *se;
10419
10420                 se = tg->se[i];
10421                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10422                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10423
10424                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
10425                 update_rq_clock(rq);
10426                 for_each_sched_entity(se) {
10427                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
10428                         update_cfs_shares(se);
10429                 }
10430                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10431         }
10432
10433 done:
10434         mutex_unlock(&shares_mutex);
10435         return 0;
10436 }
10437 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10438
10439 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10440
10441 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10442 {
10443         return 1;
10444 }
10445
10446 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10447
10448 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10449
10450
10451 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10452 {
10453         struct sched_entity *se = &task->se;
10454         unsigned int rr_interval = 0;
10455
10456         /*
10457          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10458          * idle runqueue:
10459          */
10460         if (rq->cfs.load.weight)
10461                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10462
10463         return rr_interval;
10464 }
10465
10466 /*
10467  * All the scheduling class methods:
10468  */
10469 const struct sched_class fair_sched_class = {
10470         .next                   = &idle_sched_class,
10471         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10472         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10473         .yield_task             = yield_task_fair,
10474         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10475
10476         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10477
10478         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10479         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10480
10481 #ifdef CONFIG_SMP
10482         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10483         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10484
10485         .rq_online              = rq_online_fair,
10486         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10487
10488         .task_waking            = task_waking_fair,
10489         .task_dead              = task_dead_fair,
10490         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10491 #endif
10492
10493         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10494         .task_tick              = task_tick_fair,
10495         .task_fork              = task_fork_fair,
10496
10497         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10498         .switched_from          = switched_from_fair,
10499         .switched_to            = switched_to_fair,
10500
10501         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10502
10503         .update_curr            = update_curr_fair,
10504
10505 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10506         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10507 #endif
10508 };
10509
10510 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10511 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10512 {
10513         struct cfs_rq *cfs_rq;
10514
10515         rcu_read_lock();
10516         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
10517                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10518         rcu_read_unlock();
10519 }
10520
10521 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10522 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10523 {
10524         int node;
10525         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10526
10527         for_each_online_node(node) {
10528                 if (p->numa_faults) {
10529                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10530                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10531                 }
10532                 if (p->numa_group) {
10533                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10534                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10535                 }
10536                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10537         }
10538 }
10539 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10540 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10541
10542 __init void init_sched_fair_class(void)
10543 {
10544 #ifdef CONFIG_SMP
10545         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10546
10547 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10548         nohz.next_balance = jiffies;
10549         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10550         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
10551 #endif
10552 #endif /* SMP */
10553
10554 }