sched/fair: Fix rework of find_idlest_group()
[linux-2.6-block.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity.
100  *
101  * (default: ~20%)
102  */
103 #define fits_capacity(cap, max) ((cap) * 1280 < (max) * 1024)
104
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         fact = mul_u32_u32(fact, lw->inv_weight);
233
234         while (fact >> 32) {
235                 fact >>= 1;
236                 shift--;
237         }
238
239         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
240 }
241
242
243 const struct sched_class fair_sched_class;
244
245 /**************************************************************
246  * CFS operations on generic schedulable entities:
247  */
248
249 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
250 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
251 {
252         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
253         return container_of(se, struct task_struct, se);
254 }
255
256 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
257 #define for_each_sched_entity(se) \
258                 for (; se; se = se->parent)
259
260 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
261 {
262         return p->se.cfs_rq;
263 }
264
265 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
266 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
267 {
268         return se->cfs_rq;
269 }
270
271 /* runqueue "owned" by this group */
272 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
273 {
274         return grp->my_q;
275 }
276
277 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
278 {
279         if (!path)
280                 return;
281
282         if (cfs_rq && task_group_is_autogroup(cfs_rq->tg))
283                 autogroup_path(cfs_rq->tg, path, len);
284         else if (cfs_rq && cfs_rq->tg->css.cgroup)
285                 cgroup_path(cfs_rq->tg->css.cgroup, path, len);
286         else
287                 strlcpy(path, "(null)", len);
288 }
289
290 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
291 {
292         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
293         int cpu = cpu_of(rq);
294
295         if (cfs_rq->on_list)
296                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
297
298         cfs_rq->on_list = 1;
299
300         /*
301          * Ensure we either appear before our parent (if already
302          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
303          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
304          * reduces this to two cases and a special case for the root
305          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
306          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
307          * to a tree or when we reach the top of the tree
308          */
309         if (cfs_rq->tg->parent &&
310             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
311                 /*
312                  * If parent is already on the list, we add the child
313                  * just before. Thanks to circular linked property of
314                  * the list, this means to put the child at the tail
315                  * of the list that starts by parent.
316                  */
317                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
318                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
319                 /*
320                  * The branch is now connected to its tree so we can
321                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
322                  * list.
323                  */
324                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
325                 return true;
326         }
327
328         if (!cfs_rq->tg->parent) {
329                 /*
330                  * cfs rq without parent should be put
331                  * at the tail of the list.
332                  */
333                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
334                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
335                 /*
336                  * We have reach the top of a tree so we can reset
337                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
338                  */
339                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
340                 return true;
341         }
342
343         /*
344          * The parent has not already been added so we want to
345          * make sure that it will be put after us.
346          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
347          * where we will add parent.
348          */
349         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
350         /*
351          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
352          * of the branch
353          */
354         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
355         return false;
356 }
357
358 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
359 {
360         if (cfs_rq->on_list) {
361                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
362
363                 /*
364                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
365                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
366                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
367                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
368                  * at the end of the enqueue.
369                  */
370                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
371                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
372
373                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
374                 cfs_rq->on_list = 0;
375         }
376 }
377
378 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
379 {
380         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
381 }
382
383 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
384 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
385         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
386                                  leaf_cfs_rq_list)
387
388 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
389 static inline struct cfs_rq *
390 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
391 {
392         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
393                 return se->cfs_rq;
394
395         return NULL;
396 }
397
398 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
399 {
400         return se->parent;
401 }
402
403 static void
404 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
405 {
406         int se_depth, pse_depth;
407
408         /*
409          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
410          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
411          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
412          * parent.
413          */
414
415         /* First walk up until both entities are at same depth */
416         se_depth = (*se)->depth;
417         pse_depth = (*pse)->depth;
418
419         while (se_depth > pse_depth) {
420                 se_depth--;
421                 *se = parent_entity(*se);
422         }
423
424         while (pse_depth > se_depth) {
425                 pse_depth--;
426                 *pse = parent_entity(*pse);
427         }
428
429         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
430                 *se = parent_entity(*se);
431                 *pse = parent_entity(*pse);
432         }
433 }
434
435 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
436
437 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
438 {
439         return container_of(se, struct task_struct, se);
440 }
441
442 #define for_each_sched_entity(se) \
443                 for (; se; se = NULL)
444
445 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
446 {
447         return &task_rq(p)->cfs;
448 }
449
450 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
451 {
452         struct task_struct *p = task_of(se);
453         struct rq *rq = task_rq(p);
454
455         return &rq->cfs;
456 }
457
458 /* runqueue "owned" by this group */
459 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
460 {
461         return NULL;
462 }
463
464 static inline void cfs_rq_tg_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *path, int len)
465 {
466         if (path)
467                 strlcpy(path, "(null)", len);
468 }
469
470 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
471 {
472         return true;
473 }
474
475 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
476 {
477 }
478
479 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
480 {
481 }
482
483 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
484                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
485
486 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
487 {
488         return NULL;
489 }
490
491 static inline void
492 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
493 {
494 }
495
496 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
497
498 static __always_inline
499 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
500
501 /**************************************************************
502  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
503  */
504
505 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
506 {
507         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
508         if (delta > 0)
509                 max_vruntime = vruntime;
510
511         return max_vruntime;
512 }
513
514 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
515 {
516         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
517         if (delta < 0)
518                 min_vruntime = vruntime;
519
520         return min_vruntime;
521 }
522
523 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
524                                 struct sched_entity *b)
525 {
526         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
527 }
528
529 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
530 {
531         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
532         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
533
534         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
535
536         if (curr) {
537                 if (curr->on_rq)
538                         vruntime = curr->vruntime;
539                 else
540                         curr = NULL;
541         }
542
543         if (leftmost) { /* non-empty tree */
544                 struct sched_entity *se;
545                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
546
547                 if (!curr)
548                         vruntime = se->vruntime;
549                 else
550                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
551         }
552
553         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
554         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
555 #ifndef CONFIG_64BIT
556         smp_wmb();
557         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
558 #endif
559 }
560
561 /*
562  * Enqueue an entity into the rb-tree:
563  */
564 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
565 {
566         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
567         struct rb_node *parent = NULL;
568         struct sched_entity *entry;
569         bool leftmost = true;
570
571         /*
572          * Find the right place in the rbtree:
573          */
574         while (*link) {
575                 parent = *link;
576                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
577                 /*
578                  * We dont care about collisions. Nodes with
579                  * the same key stay together.
580                  */
581                 if (entity_before(se, entry)) {
582                         link = &parent->rb_left;
583                 } else {
584                         link = &parent->rb_right;
585                         leftmost = false;
586                 }
587         }
588
589         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
590         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
591                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
592 }
593
594 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
595 {
596         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
597 }
598
599 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
600 {
601         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
602
603         if (!left)
604                 return NULL;
605
606         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
607 }
608
609 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
610 {
611         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
612
613         if (!next)
614                 return NULL;
615
616         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
617 }
618
619 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
620 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
621 {
622         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
623
624         if (!last)
625                 return NULL;
626
627         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
628 }
629
630 /**************************************************************
631  * Scheduling class statistics methods:
632  */
633
634 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
635                 void __user *buffer, size_t *lenp,
636                 loff_t *ppos)
637 {
638         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
639         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
640
641         if (ret || !write)
642                 return ret;
643
644         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
645                                         sysctl_sched_min_granularity);
646
647 #define WRT_SYSCTL(name) \
648         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
649         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
650         WRT_SYSCTL(sched_latency);
651         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
652 #undef WRT_SYSCTL
653
654         return 0;
655 }
656 #endif
657
658 /*
659  * delta /= w
660  */
661 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
662 {
663         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
664                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
665
666         return delta;
667 }
668
669 /*
670  * The idea is to set a period in which each task runs once.
671  *
672  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
673  * this period because otherwise the slices get too small.
674  *
675  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
676  */
677 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
678 {
679         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
680                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
681         else
682                 return sysctl_sched_latency;
683 }
684
685 /*
686  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
687  * proportional to the weight.
688  *
689  * s = p*P[w/rw]
690  */
691 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
692 {
693         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
694
695         for_each_sched_entity(se) {
696                 struct load_weight *load;
697                 struct load_weight lw;
698
699                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
700                 load = &cfs_rq->load;
701
702                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
703                         lw = cfs_rq->load;
704
705                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
706                         load = &lw;
707                 }
708                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
709         }
710         return slice;
711 }
712
713 /*
714  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
715  *
716  * vs = s/w
717  */
718 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
719 {
720         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
721 }
722
723 #include "pelt.h"
724 #ifdef CONFIG_SMP
725
726 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
727 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
728 static unsigned long capacity_of(int cpu);
729
730 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
731 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
732 {
733         struct sched_avg *sa = &se->avg;
734
735         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
736
737         /*
738          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
739          * they get a chance to stabilize to their real load level.
740          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
741          * nothing has been attached to the task group yet.
742          */
743         if (entity_is_task(se))
744                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
745
746         se->runnable_weight = se->load.weight;
747
748         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
749 }
750
751 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
752
753 /*
754  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
755  * based on the cfs_rq's current util_avg:
756  *
757  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
758  *
759  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
760  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
761  * as when the series is a harmonic series.
762  *
763  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
764  * only 1/2 of the left utilization budget:
765  *
766  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
767  *
768  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
769  *
770  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
771  * the beginning would be like:
772  *
773  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
774  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
775  *
776  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
777  * if util_avg > util_avg_cap.
778  */
779 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
780 {
781         struct sched_entity *se = &p->se;
782         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
783         struct sched_avg *sa = &se->avg;
784         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
785         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
786
787         if (cap > 0) {
788                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
789                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
790                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
791
792                         if (sa->util_avg > cap)
793                                 sa->util_avg = cap;
794                 } else {
795                         sa->util_avg = cap;
796                 }
797         }
798
799         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
800                 /*
801                  * For !fair tasks do:
802                  *
803                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
804                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
805                 switched_from_fair(rq, p);
806                  *
807                  * such that the next switched_to_fair() has the
808                  * expected state.
809                  */
810                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
811                 return;
812         }
813
814         attach_entity_cfs_rq(se);
815 }
816
817 #else /* !CONFIG_SMP */
818 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
819 {
820 }
821 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
822 {
823 }
824 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
825 {
826 }
827 #endif /* CONFIG_SMP */
828
829 /*
830  * Update the current task's runtime statistics.
831  */
832 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
833 {
834         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
835         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
836         u64 delta_exec;
837
838         if (unlikely(!curr))
839                 return;
840
841         delta_exec = now - curr->exec_start;
842         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
843                 return;
844
845         curr->exec_start = now;
846
847         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
848                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
849
850         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
851         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
852
853         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
854         update_min_vruntime(cfs_rq);
855
856         if (entity_is_task(curr)) {
857                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
858
859                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
860                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
861                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
862         }
863
864         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
865 }
866
867 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
868 {
869         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
870 }
871
872 static inline void
873 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
874 {
875         u64 wait_start, prev_wait_start;
876
877         if (!schedstat_enabled())
878                 return;
879
880         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
881         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
882
883         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
884             likely(wait_start > prev_wait_start))
885                 wait_start -= prev_wait_start;
886
887         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
888 }
889
890 static inline void
891 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
892 {
893         struct task_struct *p;
894         u64 delta;
895
896         if (!schedstat_enabled())
897                 return;
898
899         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
900
901         if (entity_is_task(se)) {
902                 p = task_of(se);
903                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
904                         /*
905                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
906                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
907                          * prior to migration.
908                          */
909                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
910                         return;
911                 }
912                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
913         }
914
915         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
916                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
917         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
918         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
919         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
920 }
921
922 static inline void
923 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
924 {
925         struct task_struct *tsk = NULL;
926         u64 sleep_start, block_start;
927
928         if (!schedstat_enabled())
929                 return;
930
931         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
932         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
933
934         if (entity_is_task(se))
935                 tsk = task_of(se);
936
937         if (sleep_start) {
938                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
939
940                 if ((s64)delta < 0)
941                         delta = 0;
942
943                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
944                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
945
946                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
947                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
948
949                 if (tsk) {
950                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
951                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
952                 }
953         }
954         if (block_start) {
955                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
956
957                 if ((s64)delta < 0)
958                         delta = 0;
959
960                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
961                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
962
963                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
964                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
965
966                 if (tsk) {
967                         if (tsk->in_iowait) {
968                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
969                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
970                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
971                         }
972
973                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
974
975                         /*
976                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
977                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
978                          * amount of time that the task spent sleeping:
979                          */
980                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
981                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
982                                                 (void *)get_wchan(tsk),
983                                                 delta >> 20);
984                         }
985                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
986                 }
987         }
988 }
989
990 /*
991  * Task is being enqueued - update stats:
992  */
993 static inline void
994 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
995 {
996         if (!schedstat_enabled())
997                 return;
998
999         /*
1000          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1001          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1002          */
1003         if (se != cfs_rq->curr)
1004                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1005
1006         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1007                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1008 }
1009
1010 static inline void
1011 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1012 {
1013
1014         if (!schedstat_enabled())
1015                 return;
1016
1017         /*
1018          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1019          * waiting task:
1020          */
1021         if (se != cfs_rq->curr)
1022                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1023
1024         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1025                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1026
1027                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1028                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1029                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1030                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1031                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1032                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * We are picking a new current task - update its stats:
1038  */
1039 static inline void
1040 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1041 {
1042         /*
1043          * We are starting a new run period:
1044          */
1045         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1046 }
1047
1048 /**************************************************
1049  * Scheduling class queueing methods:
1050  */
1051
1052 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1053 /*
1054  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1055  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1056  * numa_balancing_scan_size.
1057  */
1058 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1059 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1060
1061 /* Portion of address space to scan in MB */
1062 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1063
1064 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1065 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1066
1067 struct numa_group {
1068         refcount_t refcount;
1069
1070         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1071         int nr_tasks;
1072         pid_t gid;
1073         int active_nodes;
1074
1075         struct rcu_head rcu;
1076         unsigned long total_faults;
1077         unsigned long max_faults_cpu;
1078         /*
1079          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1080          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1081          * more by CPU use than by memory faults.
1082          */
1083         unsigned long *faults_cpu;
1084         unsigned long faults[0];
1085 };
1086
1087 /*
1088  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1089  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1090  */
1091 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1092 {
1093         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1094                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1095 }
1096
1097 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1098 {
1099         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1100 }
1101
1102 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1103 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1104
1105 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1106 {
1107         unsigned long rss = 0;
1108         unsigned long nr_scan_pages;
1109
1110         /*
1111          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1112          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1113          * on resident pages
1114          */
1115         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1116         rss = get_mm_rss(p->mm);
1117         if (!rss)
1118                 rss = nr_scan_pages;
1119
1120         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1121         return rss / nr_scan_pages;
1122 }
1123
1124 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1125 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1126
1127 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1128 {
1129         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1130         unsigned int scan, floor;
1131         unsigned int windows = 1;
1132
1133         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1134                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1135         floor = 1000 / windows;
1136
1137         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1138         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1139 }
1140
1141 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1142 {
1143         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1144         unsigned long period = smin;
1145         struct numa_group *ng;
1146
1147         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1148         rcu_read_lock();
1149         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1150         if (ng) {
1151                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1152                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1153
1154                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1155                 period *= shared + 1;
1156                 period /= private + shared + 1;
1157         }
1158         rcu_read_unlock();
1159
1160         return max(smin, period);
1161 }
1162
1163 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1164 {
1165         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1166         unsigned long smax;
1167         struct numa_group *ng;
1168
1169         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1170         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1171
1172         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1173         ng = deref_curr_numa_group(p);
1174         if (ng) {
1175                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1176                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1177                 unsigned long period = smax;
1178
1179                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1180                 period *= shared + 1;
1181                 period /= private + shared + 1;
1182
1183                 smax = max(smax, period);
1184         }
1185
1186         return max(smin, smax);
1187 }
1188
1189 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1190 {
1191         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1192         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1193 }
1194
1195 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1196 {
1197         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1198         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1199 }
1200
1201 /* Shared or private faults. */
1202 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1203
1204 /* Memory and CPU locality */
1205 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1206
1207 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1208 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1209
1210 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1211 {
1212         struct numa_group *ng;
1213         pid_t gid = 0;
1214
1215         rcu_read_lock();
1216         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1217         if (ng)
1218                 gid = ng->gid;
1219         rcu_read_unlock();
1220
1221         return gid;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1226  * occupy the first half of the array. The second half of the
1227  * array is for current counters, which are averaged into the
1228  * first set by task_numa_placement.
1229  */
1230 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1231 {
1232         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1233 }
1234
1235 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1236 {
1237         if (!p->numa_faults)
1238                 return 0;
1239
1240         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1241                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1242 }
1243
1244 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1245 {
1246         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1247
1248         if (!ng)
1249                 return 0;
1250
1251         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1252                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1256 {
1257         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1258                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1259 }
1260
1261 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1262 {
1263         unsigned long faults = 0;
1264         int node;
1265
1266         for_each_online_node(node) {
1267                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1268         }
1269
1270         return faults;
1271 }
1272
1273 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1274 {
1275         unsigned long faults = 0;
1276         int node;
1277
1278         for_each_online_node(node) {
1279                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1280         }
1281
1282         return faults;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1287  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1288  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1289  */
1290 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1291
1292 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1293 {
1294         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1295 }
1296
1297 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1298 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1299                                         int maxdist, bool task)
1300 {
1301         unsigned long score = 0;
1302         int node;
1303
1304         /*
1305          * All nodes are directly connected, and the same distance
1306          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1307          */
1308         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1309                 return 0;
1310
1311         /*
1312          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1313          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1314          */
1315         for_each_online_node(node) {
1316                 unsigned long faults;
1317                 int dist = node_distance(nid, node);
1318
1319                 /*
1320                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1321                  * for placement; nid was already counted.
1322                  */
1323                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1324                         continue;
1325
1326                 /*
1327                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1328                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1329                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1330                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1331                  * of each group. Skip other nodes.
1332                  */
1333                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1334                                         dist >= maxdist)
1335                         continue;
1336
1337                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1338                 if (task)
1339                         faults = task_faults(p, node);
1340                 else
1341                         faults = group_faults(p, node);
1342
1343                 /*
1344                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1345                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1346                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1347                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1348                  * The further away a node is, the less the faults count.
1349                  * This seems to result in good task placement.
1350                  */
1351                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1352                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1353                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1354                 }
1355
1356                 score += faults;
1357         }
1358
1359         return score;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1364  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1365  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1366  * evenly spread out between numa nodes.
1367  */
1368 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1369                                         int dist)
1370 {
1371         unsigned long faults, total_faults;
1372
1373         if (!p->numa_faults)
1374                 return 0;
1375
1376         total_faults = p->total_numa_faults;
1377
1378         if (!total_faults)
1379                 return 0;
1380
1381         faults = task_faults(p, nid);
1382         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1383
1384         return 1000 * faults / total_faults;
1385 }
1386
1387 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1388                                          int dist)
1389 {
1390         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1391         unsigned long faults, total_faults;
1392
1393         if (!ng)
1394                 return 0;
1395
1396         total_faults = ng->total_faults;
1397
1398         if (!total_faults)
1399                 return 0;
1400
1401         faults = group_faults(p, nid);
1402         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1403
1404         return 1000 * faults / total_faults;
1405 }
1406
1407 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1408                                 int src_nid, int dst_cpu)
1409 {
1410         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1411         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1412         int last_cpupid, this_cpupid;
1413
1414         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1415         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1416
1417         /*
1418          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1419          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1420          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1421          * executed below.
1422          */
1423         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1424             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1425                 return true;
1426
1427         /*
1428          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1429          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1430          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1431          *
1432          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1433          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1434          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1435          *
1436          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1437          * same result twice in a row, given these samples are fully
1438          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1439          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1440          *
1441          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1442          * act on an unlikely task<->page relation.
1443          */
1444         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1445                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1446                 return false;
1447
1448         /* Always allow migrate on private faults */
1449         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1450                 return true;
1451
1452         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1453         if (!ng)
1454                 return true;
1455
1456         /*
1457          * Destination node is much more heavily used than the source
1458          * node? Allow migration.
1459          */
1460         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1461                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1462                 return true;
1463
1464         /*
1465          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1466          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1467          *
1468          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1469          * --------------- * - > ---------------
1470          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1471          */
1472         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1473                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1474 }
1475
1476 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
1477
1478 static unsigned long cpu_runnable_load(struct rq *rq)
1479 {
1480         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
1481 }
1482
1483 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1484 struct numa_stats {
1485         unsigned long load;
1486
1487         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1488         unsigned long compute_capacity;
1489 };
1490
1491 /*
1492  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1493  */
1494 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1495 {
1496         int cpu;
1497
1498         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1499         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1500                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1501
1502                 ns->load += cpu_runnable_load(rq);
1503                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1504         }
1505
1506 }
1507
1508 struct task_numa_env {
1509         struct task_struct *p;
1510
1511         int src_cpu, src_nid;
1512         int dst_cpu, dst_nid;
1513
1514         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1515
1516         int imbalance_pct;
1517         int dist;
1518
1519         struct task_struct *best_task;
1520         long best_imp;
1521         int best_cpu;
1522 };
1523
1524 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1525                              struct task_struct *p, long imp)
1526 {
1527         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1528
1529         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1530         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1531                 return;
1532
1533         /*
1534          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1535          * found a better CPU to move/swap.
1536          */
1537         if (env->best_cpu != -1) {
1538                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1539                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1540         }
1541
1542         if (env->best_task)
1543                 put_task_struct(env->best_task);
1544         if (p)
1545                 get_task_struct(p);
1546
1547         env->best_task = p;
1548         env->best_imp = imp;
1549         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1550 }
1551
1552 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1553                                 struct task_numa_env *env)
1554 {
1555         long imb, old_imb;
1556         long orig_src_load, orig_dst_load;
1557         long src_capacity, dst_capacity;
1558
1559         /*
1560          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1561          *
1562          * src_load        dst_load
1563          * ------------ vs ---------
1564          * src_capacity    dst_capacity
1565          */
1566         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1567         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1568
1569         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1570
1571         orig_src_load = env->src_stats.load;
1572         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1573
1574         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1575
1576         /* Would this change make things worse? */
1577         return (imb > old_imb);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1582  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1583  * Used to deter task migration.
1584  */
1585 #define SMALLIMP        30
1586
1587 /*
1588  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1589  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1590  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1591  * be exchanged with the source task
1592  */
1593 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1594                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1595 {
1596         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1597         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1598         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1599         struct task_struct *cur;
1600         long src_load, dst_load;
1601         int dist = env->dist;
1602         long moveimp = imp;
1603         long load;
1604
1605         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1606                 return;
1607
1608         rcu_read_lock();
1609         cur = rcu_dereference(dst_rq->curr);
1610         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1611                 cur = NULL;
1612
1613         /*
1614          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1615          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1616          */
1617         if (cur == env->p)
1618                 goto unlock;
1619
1620         if (!cur) {
1621                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1622                         goto assign;
1623                 else
1624                         goto unlock;
1625         }
1626
1627         /*
1628          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1629          * source and destination node. Calculate the total differential for
1630          * the source task and potential destination task. The more negative
1631          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1632          * be incurred if the tasks were swapped.
1633          */
1634         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1635         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1636                 goto unlock;
1637
1638         /*
1639          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1640          * in any group then look only at task weights.
1641          */
1642         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1643         if (cur_ng == p_ng) {
1644                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1645                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1646                 /*
1647                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1648                  * tasks within a group over tiny differences.
1649                  */
1650                 if (cur_ng)
1651                         imp -= imp / 16;
1652         } else {
1653                 /*
1654                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1655                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1656                  */
1657                 if (cur_ng && p_ng)
1658                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1659                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1660                 else
1661                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1662                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1663         }
1664
1665         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1666                 imp = moveimp;
1667                 cur = NULL;
1668                 goto assign;
1669         }
1670
1671         /*
1672          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1673          * task migration might only result in ping pong
1674          * of tasks and also hurt performance due to cache
1675          * misses.
1676          */
1677         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1678                 goto unlock;
1679
1680         /*
1681          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1682          */
1683         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1684         if (!load)
1685                 goto assign;
1686
1687         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1688         src_load = env->src_stats.load - load;
1689
1690         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1691                 goto unlock;
1692
1693 assign:
1694         /*
1695          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1696          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1697          */
1698         if (!cur) {
1699                 /*
1700                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1701                  * can be used from IRQ context.
1702                  */
1703                 local_irq_disable();
1704                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1705                                                    env->dst_cpu);
1706                 local_irq_enable();
1707         }
1708
1709         task_numa_assign(env, cur, imp);
1710 unlock:
1711         rcu_read_unlock();
1712 }
1713
1714 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1715                                 long taskimp, long groupimp)
1716 {
1717         long src_load, dst_load, load;
1718         bool maymove = false;
1719         int cpu;
1720
1721         load = task_h_load(env->p);
1722         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1723         src_load = env->src_stats.load - load;
1724
1725         /*
1726          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1727          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1728          */
1729         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1730
1731         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1732                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1733                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1734                         continue;
1735
1736                 env->dst_cpu = cpu;
1737                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1738         }
1739 }
1740
1741 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1742 {
1743         struct task_numa_env env = {
1744                 .p = p,
1745
1746                 .src_cpu = task_cpu(p),
1747                 .src_nid = task_node(p),
1748
1749                 .imbalance_pct = 112,
1750
1751                 .best_task = NULL,
1752                 .best_imp = 0,
1753                 .best_cpu = -1,
1754         };
1755         unsigned long taskweight, groupweight;
1756         struct sched_domain *sd;
1757         long taskimp, groupimp;
1758         struct numa_group *ng;
1759         struct rq *best_rq;
1760         int nid, ret, dist;
1761
1762         /*
1763          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1764          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1765          *
1766          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1767          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1768          * to satisfy here.
1769          */
1770         rcu_read_lock();
1771         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1772         if (sd)
1773                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1774         rcu_read_unlock();
1775
1776         /*
1777          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1778          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1779          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1780          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1781          */
1782         if (unlikely(!sd)) {
1783                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1784                 return -EINVAL;
1785         }
1786
1787         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1788         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1789         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1790         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1791         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1792         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1793         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1794         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1795
1796         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1797         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1798
1799         /*
1800          * Look at other nodes in these cases:
1801          * - there is no space available on the preferred_nid
1802          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1803          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1804          *   we need to check other locations.
1805          */
1806         ng = deref_curr_numa_group(p);
1807         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1808                 for_each_online_node(nid) {
1809                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1810                                 continue;
1811
1812                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1813                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1814                                                 dist != env.dist) {
1815                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1816                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1817                         }
1818
1819                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1820                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1821                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1822                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1823                                 continue;
1824
1825                         env.dist = dist;
1826                         env.dst_nid = nid;
1827                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1828                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1829                 }
1830         }
1831
1832         /*
1833          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1834          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1835          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1836          * settle down.
1837          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1838          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1839          */
1840         if (ng) {
1841                 if (env.best_cpu == -1)
1842                         nid = env.src_nid;
1843                 else
1844                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1845
1846                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1847                         sched_setnuma(p, nid);
1848         }
1849
1850         /* No better CPU than the current one was found. */
1851         if (env.best_cpu == -1)
1852                 return -EAGAIN;
1853
1854         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1855         if (env.best_task == NULL) {
1856                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1857                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1858                 if (ret != 0)
1859                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1860                 return ret;
1861         }
1862
1863         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1864         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1865
1866         if (ret != 0)
1867                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1868         put_task_struct(env.best_task);
1869         return ret;
1870 }
1871
1872 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1873 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1874 {
1875         unsigned long interval = HZ;
1876
1877         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1878         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
1879                 return;
1880
1881         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1882         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1883         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1884
1885         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1886         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1887                 return;
1888
1889         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1890         task_numa_migrate(p);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1895  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1896  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1897  * located.
1898  */
1899 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1900 {
1901         unsigned long faults, max_faults = 0;
1902         int nid, active_nodes = 0;
1903
1904         for_each_online_node(nid) {
1905                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1906                 if (faults > max_faults)
1907                         max_faults = faults;
1908         }
1909
1910         for_each_online_node(nid) {
1911                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1912                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1913                         active_nodes++;
1914         }
1915
1916         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1917         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1918 }
1919
1920 /*
1921  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1922  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1923  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1924  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1925  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1926  */
1927 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1928 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1929
1930 /*
1931  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1932  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1933  * the page accesses are shared with other processes.
1934  * Otherwise, decrease the scan period.
1935  */
1936 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1937                         unsigned long shared, unsigned long private)
1938 {
1939         unsigned int period_slot;
1940         int lr_ratio, ps_ratio;
1941         int diff;
1942
1943         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1944         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1945
1946         /*
1947          * If there were no record hinting faults then either the task is
1948          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1949          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1950          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1951          * node is overloaded. In either case, scan slower
1952          */
1953         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1954                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1955                         p->numa_scan_period << 1);
1956
1957                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1958                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1959
1960                 return;
1961         }
1962
1963         /*
1964          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1965          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1966          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1967          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1968          */
1969         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1970         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1971         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1972
1973         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1974                 /*
1975                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1976                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1977                  */
1978                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1979                 if (!slot)
1980                         slot = 1;
1981                 diff = slot * period_slot;
1982         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1983                 /*
1984                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1985                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1986                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1987                  */
1988                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1989                 if (!slot)
1990                         slot = 1;
1991                 diff = slot * period_slot;
1992         } else {
1993                 /*
1994                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1995                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1996                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1997                  */
1998                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1999                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2000         }
2001
2002         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2003                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2004         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2005 }
2006
2007 /*
2008  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2009  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2010  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2011  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2012  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2013  */
2014 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2015 {
2016         u64 runtime, delta, now;
2017         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2018         now = p->se.exec_start;
2019         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2020
2021         if (p->last_task_numa_placement) {
2022                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2023                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2024
2025                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2026                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2027                         *period = 0;
2028         } else {
2029                 delta = p->se.avg.load_sum;
2030                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2031         }
2032
2033         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2034         p->last_task_numa_placement = now;
2035
2036         return delta;
2037 }
2038
2039 /*
2040  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2041  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2042  * otherwise workloads might not converge.
2043  */
2044 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2045 {
2046         nodemask_t nodes;
2047         int dist;
2048
2049         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2050         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2051                 return nid;
2052
2053         /*
2054          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2055          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2056          * both the node itself, and on nearby nodes.
2057          */
2058         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2059                 unsigned long score, max_score = 0;
2060                 int node, max_node = nid;
2061
2062                 dist = sched_max_numa_distance;
2063
2064                 for_each_online_node(node) {
2065                         score = group_weight(p, node, dist);
2066                         if (score > max_score) {
2067                                 max_score = score;
2068                                 max_node = node;
2069                         }
2070                 }
2071                 return max_node;
2072         }
2073
2074         /*
2075          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2076          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2077          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2078          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2079          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2080          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2081          * keep the complexity of the search down.
2082          */
2083         nodes = node_online_map;
2084         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2085                 unsigned long max_faults = 0;
2086                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2087                 int a, b;
2088
2089                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2090                 if (!find_numa_distance(dist))
2091                         continue;
2092
2093                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2094                         unsigned long faults = 0;
2095                         nodemask_t this_group;
2096                         nodes_clear(this_group);
2097
2098                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2099                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2100                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2101                                         faults += group_faults(p, b);
2102                                         node_set(b, this_group);
2103                                         node_clear(b, nodes);
2104                                 }
2105                         }
2106
2107                         /* Remember the top group. */
2108                         if (faults > max_faults) {
2109                                 max_faults = faults;
2110                                 max_group = this_group;
2111                                 /*
2112                                  * subtle: at the smallest distance there is
2113                                  * just one node left in each "group", the
2114                                  * winner is the preferred nid.
2115                                  */
2116                                 nid = a;
2117                         }
2118                 }
2119                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2120                 if (!max_faults)
2121                         break;
2122                 nodes = max_group;
2123         }
2124         return nid;
2125 }
2126
2127 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2128 {
2129         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2130         unsigned long max_faults = 0;
2131         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2132         unsigned long total_faults;
2133         u64 runtime, period;
2134         spinlock_t *group_lock = NULL;
2135         struct numa_group *ng;
2136
2137         /*
2138          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2139          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2140          * that the field is read in a single access:
2141          */
2142         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2143         if (p->numa_scan_seq == seq)
2144                 return;
2145         p->numa_scan_seq = seq;
2146         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2147
2148         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2149                        p->numa_faults_locality[1];
2150         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2151
2152         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2153         ng = deref_curr_numa_group(p);
2154         if (ng) {
2155                 group_lock = &ng->lock;
2156                 spin_lock_irq(group_lock);
2157         }
2158
2159         /* Find the node with the highest number of faults */
2160         for_each_online_node(nid) {
2161                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2162                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2163                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2164                 int priv;
2165
2166                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2167                         long diff, f_diff, f_weight;
2168
2169                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2170                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2171                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2172                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2173
2174                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2175                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2176                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2177                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2178
2179                         /*
2180                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2181                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2182                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2183                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2184                          * faults are less important.
2185                          */
2186                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2187                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2188                                    (total_faults + 1);
2189                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2190                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2191
2192                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2193                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2194                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2195                         p->total_numa_faults += diff;
2196                         if (ng) {
2197                                 /*
2198                                  * safe because we can only change our own group
2199                                  *
2200                                  * mem_idx represents the offset for a given
2201                                  * nid and priv in a specific region because it
2202                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2203                                  */
2204                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2205                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2206                                 ng->total_faults += diff;
2207                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2208                         }
2209                 }
2210
2211                 if (!ng) {
2212                         if (faults > max_faults) {
2213                                 max_faults = faults;
2214                                 max_nid = nid;
2215                         }
2216                 } else if (group_faults > max_faults) {
2217                         max_faults = group_faults;
2218                         max_nid = nid;
2219                 }
2220         }
2221
2222         if (ng) {
2223                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2224                 spin_unlock_irq(group_lock);
2225                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2226         }
2227
2228         if (max_faults) {
2229                 /* Set the new preferred node */
2230                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2231                         sched_setnuma(p, max_nid);
2232         }
2233
2234         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2235 }
2236
2237 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2238 {
2239         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2240 }
2241
2242 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2243 {
2244         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2245                 kfree_rcu(grp, rcu);
2246 }
2247
2248 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2249                         int *priv)
2250 {
2251         struct numa_group *grp, *my_grp;
2252         struct task_struct *tsk;
2253         bool join = false;
2254         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2255         int i;
2256
2257         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2258                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2259                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2260
2261                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2262                 if (!grp)
2263                         return;
2264
2265                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2266                 grp->active_nodes = 1;
2267                 grp->max_faults_cpu = 0;
2268                 spin_lock_init(&grp->lock);
2269                 grp->gid = p->pid;
2270                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2271                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2272                                                 nr_node_ids;
2273
2274                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2275                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2276
2277                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2278
2279                 grp->nr_tasks++;
2280                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2281         }
2282
2283         rcu_read_lock();
2284         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2285
2286         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2287                 goto no_join;
2288
2289         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2290         if (!grp)
2291                 goto no_join;
2292
2293         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2294         if (grp == my_grp)
2295                 goto no_join;
2296
2297         /*
2298          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2299          * the other task will join us.
2300          */
2301         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2302                 goto no_join;
2303
2304         /*
2305          * Tie-break on the grp address.
2306          */
2307         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2308                 goto no_join;
2309
2310         /* Always join threads in the same process. */
2311         if (tsk->mm == current->mm)
2312                 join = true;
2313
2314         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2315         if (flags & TNF_SHARED)
2316                 join = true;
2317
2318         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2319         *priv = !join;
2320
2321         if (join && !get_numa_group(grp))
2322                 goto no_join;
2323
2324         rcu_read_unlock();
2325
2326         if (!join)
2327                 return;
2328
2329         BUG_ON(irqs_disabled());
2330         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2331
2332         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2333                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2334                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2335         }
2336         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2337         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2338
2339         my_grp->nr_tasks--;
2340         grp->nr_tasks++;
2341
2342         spin_unlock(&my_grp->lock);
2343         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2344
2345         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2346
2347         put_numa_group(my_grp);
2348         return;
2349
2350 no_join:
2351         rcu_read_unlock();
2352         return;
2353 }
2354
2355 /*
2356  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2357  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2358  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2359  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2360  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2361  */
2362 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2363 {
2364         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2365         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2366         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2367         unsigned long flags;
2368         int i;
2369
2370         if (!numa_faults)
2371                 return;
2372
2373         if (grp) {
2374                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2375                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2376                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2377                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2378
2379                 grp->nr_tasks--;
2380                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2381                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2382                 put_numa_group(grp);
2383         }
2384
2385         if (final) {
2386                 p->numa_faults = NULL;
2387                 kfree(numa_faults);
2388         } else {
2389                 p->total_numa_faults = 0;
2390                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2391                         numa_faults[i] = 0;
2392         }
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2397  */
2398 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2399 {
2400         struct task_struct *p = current;
2401         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2402         int cpu_node = task_node(current);
2403         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2404         struct numa_group *ng;
2405         int priv;
2406
2407         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2408                 return;
2409
2410         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2411         if (!p->mm)
2412                 return;
2413
2414         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2415         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2416                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2417                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2418
2419                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2420                 if (!p->numa_faults)
2421                         return;
2422
2423                 p->total_numa_faults = 0;
2424                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2425         }
2426
2427         /*
2428          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2429          * to be private if the accessing pid has not changed
2430          */
2431         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2432                 priv = 1;
2433         } else {
2434                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2435                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2436                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2437         }
2438
2439         /*
2440          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2441          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2442          * actively using should be counted as local. This allows the
2443          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2444          */
2445         ng = deref_curr_numa_group(p);
2446         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2447                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2448                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2449                 local = 1;
2450
2451         /*
2452          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2453          * previously failed, or the scheduler moved us.
2454          */
2455         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2456                 task_numa_placement(p);
2457                 numa_migrate_preferred(p);
2458         }
2459
2460         if (migrated)
2461                 p->numa_pages_migrated += pages;
2462         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2463                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2464
2465         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2466         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2467         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2468 }
2469
2470 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2471 {
2472         /*
2473          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2474          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2475          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2476          * much of an issue though, since this is just used for
2477          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2478          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2479          */
2480         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2481         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2482 }
2483
2484 /*
2485  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2486  * Triggered from task_tick_numa().
2487  */
2488 static void task_numa_work(struct callback_head *work)
2489 {
2490         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2491         struct task_struct *p = current;
2492         struct mm_struct *mm = p->mm;
2493         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2494         struct vm_area_struct *vma;
2495         unsigned long start, end;
2496         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2497         long pages, virtpages;
2498
2499         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2500
2501         work->next = work;
2502         /*
2503          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2504          *
2505          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2506          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2507          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2508          * work.
2509          */
2510         if (p->flags & PF_EXITING)
2511                 return;
2512
2513         if (!mm->numa_next_scan) {
2514                 mm->numa_next_scan = now +
2515                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2516         }
2517
2518         /*
2519          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2520          */
2521         migrate = mm->numa_next_scan;
2522         if (time_before(now, migrate))
2523                 return;
2524
2525         if (p->numa_scan_period == 0) {
2526                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2527                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2528         }
2529
2530         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2531         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2532                 return;
2533
2534         /*
2535          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2536          * the next time around.
2537          */
2538         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2539
2540         start = mm->numa_scan_offset;
2541         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2542         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2543         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2544         if (!pages)
2545                 return;
2546
2547
2548         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2549                 return;
2550         vma = find_vma(mm, start);
2551         if (!vma) {
2552                 reset_ptenuma_scan(p);
2553                 start = 0;
2554                 vma = mm->mmap;
2555         }
2556         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2557                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2558                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2559                         continue;
2560                 }
2561
2562                 /*
2563                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2564                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2565                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2566                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2567                  */
2568                 if (!vma->vm_mm ||
2569                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2570                         continue;
2571
2572                 /*
2573                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2574                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2575                  */
2576                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2577                         continue;
2578
2579                 do {
2580                         start = max(start, vma->vm_start);
2581                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2582                         end = min(end, vma->vm_end);
2583                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2584
2585                         /*
2586                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2587                          * hpages that have at least one present PTE that
2588                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2589                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2590                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2591                          * areas faster.
2592                          */
2593                         if (nr_pte_updates)
2594                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2595                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2596
2597                         start = end;
2598                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2599                                 goto out;
2600
2601                         cond_resched();
2602                 } while (end != vma->vm_end);
2603         }
2604
2605 out:
2606         /*
2607          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2608          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2609          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2610          * scanner to the start so check it now.
2611          */
2612         if (vma)
2613                 mm->numa_scan_offset = start;
2614         else
2615                 reset_ptenuma_scan(p);
2616         up_read(&mm->mmap_sem);
2617
2618         /*
2619          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2620          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2621          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2622          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2623          */
2624         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2625                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2626                 p->node_stamp += 32 * diff;
2627         }
2628 }
2629
2630 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
2631 {
2632         int mm_users = 0;
2633         struct mm_struct *mm = p->mm;
2634
2635         if (mm) {
2636                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
2637                 if (mm_users == 1) {
2638                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2639                         mm->numa_scan_seq = 0;
2640                 }
2641         }
2642         p->node_stamp                   = 0;
2643         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
2644         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
2645         /* Protect against double add, see task_tick_numa and task_numa_work */
2646         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
2647         p->numa_faults                  = NULL;
2648         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2649         p->last_task_numa_placement     = 0;
2650         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
2651
2652         init_task_work(&p->numa_work, task_numa_work);
2653
2654         /* New address space, reset the preferred nid */
2655         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
2656                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
2657                 return;
2658         }
2659
2660         /*
2661          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
2662          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
2663          */
2664         if (mm) {
2665                 unsigned int delay;
2666
2667                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
2668                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
2669                 delay += 2 * TICK_NSEC;
2670                 p->node_stamp = delay;
2671         }
2672 }
2673
2674 /*
2675  * Drive the periodic memory faults..
2676  */
2677 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2678 {
2679         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2680         u64 period, now;
2681
2682         /*
2683          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2684          */
2685         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2686                 return;
2687
2688         /*
2689          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2690          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2691          * task needs to have done some actual work before we bother with
2692          * NUMA placement.
2693          */
2694         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2695         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2696
2697         if (now > curr->node_stamp + period) {
2698                 if (!curr->node_stamp)
2699                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2700                 curr->node_stamp += period;
2701
2702                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan))
2703                         task_work_add(curr, work, true);
2704         }
2705 }
2706
2707 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2708 {
2709         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2710         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2711
2712         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2713                 return;
2714
2715         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2716                 return;
2717
2718         if (src_nid == dst_nid)
2719                 return;
2720
2721         /*
2722          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2723          * has completed. This is most likely due to a new task that
2724          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2725          */
2726         if (p->numa_scan_seq) {
2727                 /*
2728                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2729                  * node or if the task was not previously running on
2730                  * the preferred node.
2731                  */
2732                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2733                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2734                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2735                         return;
2736         }
2737
2738         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2739 }
2740
2741 #else
2742 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2743 {
2744 }
2745
2746 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2747 {
2748 }
2749
2750 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2751 {
2752 }
2753
2754 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2755 {
2756 }
2757
2758 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2759
2760 static void
2761 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2764 #ifdef CONFIG_SMP
2765         if (entity_is_task(se)) {
2766                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2767
2768                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2769                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2770         }
2771 #endif
2772         cfs_rq->nr_running++;
2773 }
2774
2775 static void
2776 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2779 #ifdef CONFIG_SMP
2780         if (entity_is_task(se)) {
2781                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2782                 list_del_init(&se->group_node);
2783         }
2784 #endif
2785         cfs_rq->nr_running--;
2786 }
2787
2788 /*
2789  * Signed add and clamp on underflow.
2790  *
2791  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2792  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2793  * values.
2794  */
2795 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2796         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2797         typeof(_val) val = (_val);                              \
2798         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2799                                                                 \
2800         res = var + val;                                        \
2801                                                                 \
2802         if (val < 0 && res > var)                               \
2803                 res = 0;                                        \
2804                                                                 \
2805         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2806 } while (0)
2807
2808 /*
2809  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2810  *
2811  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2812  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2813  * values.
2814  */
2815 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2816         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2817         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2818         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2819         res = var - val;                                        \
2820         if (res > var)                                          \
2821                 res = 0;                                        \
2822         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2823 } while (0)
2824
2825 /*
2826  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2827  *
2828  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2829  * and is thus optimized for local variable updates.
2830  */
2831 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2832         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2833         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2834 } while (0)
2835
2836 #ifdef CONFIG_SMP
2837 static inline void
2838 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2839 {
2840         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2841
2842         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2843         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2844 }
2845
2846 static inline void
2847 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2848 {
2849         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2850
2851         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2852         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2853                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2854 }
2855
2856 static inline void
2857 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2858 {
2859         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2860         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2861 }
2862
2863 static inline void
2864 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2865 {
2866         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2867         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2868 }
2869 #else
2870 static inline void
2871 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2872 static inline void
2873 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2874 static inline void
2875 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2876 static inline void
2877 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2878 #endif
2879
2880 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2881                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2882 {
2883         if (se->on_rq) {
2884                 /* commit outstanding execution time */
2885                 if (cfs_rq->curr == se)
2886                         update_curr(cfs_rq);
2887                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2888                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2889         }
2890         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2891
2892         se->runnable_weight = runnable;
2893         update_load_set(&se->load, weight);
2894
2895 #ifdef CONFIG_SMP
2896         do {
2897                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2898
2899                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2900                 se->avg.runnable_load_avg =
2901                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2902         } while (0);
2903 #endif
2904
2905         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2906         if (se->on_rq) {
2907                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2908                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2909         }
2910 }
2911
2912 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2913 {
2914         struct sched_entity *se = &p->se;
2915         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2916         struct load_weight *load = &se->load;
2917         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2918
2919         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2920         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2921 }
2922
2923 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2924 #ifdef CONFIG_SMP
2925 /*
2926  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2927  * global sum we all love to hate.
2928  *
2929  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2930  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2931  *
2932  *                     tg->weight * grq->load.weight
2933  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2934  *                        \Sum grq->load.weight
2935  *
2936  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2937  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2938  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2939  *
2940  * So instead of the above, we substitute:
2941  *
2942  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2943  *
2944  * which yields the following:
2945  *
2946  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2947  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2948  *                              tg->load_avg
2949  *
2950  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2951  *
2952  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2953  *
2954  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2955  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2956  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2957  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2958  * yielding bad latency etc..
2959  *
2960  * Now, in that special case (1) reduces to:
2961  *
2962  *                     tg->weight * grq->load.weight
2963  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2964  *                          grp->load.weight
2965  *
2966  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2967  *
2968  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2969  * UP case, like:
2970  *
2971  *   ge->load.weight =
2972  *
2973  *              tg->weight * grq->load.weight
2974  *     ---------------------------------------------------         (5)
2975  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2976  *
2977  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2978  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2979  *
2980  *
2981  *                     tg->weight * grq->load.weight
2982  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2983  *                              tg_load_avg'
2984  *
2985  * Where:
2986  *
2987  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2988  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2989  *
2990  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2991  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2992  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2993  *
2994  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2995  *
2996  * hence icky!
2997  */
2998 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2999 {
3000         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3001         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3002
3003         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3004
3005         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3006
3007         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3008
3009         /* Ensure tg_weight >= load */
3010         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3011         tg_weight += load;
3012
3013         shares = (tg_shares * load);
3014         if (tg_weight)
3015                 shares /= tg_weight;
3016
3017         /*
3018          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3019          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3020          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3021          * the group on a CPU.
3022          *
3023          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3024          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3025          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3026          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3027          * instead of 0.
3028          */
3029         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3030 }
3031
3032 /*
3033  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
3034  * the group entity weight calculated above.
3035  *
3036  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
3037  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
3038  * does not represent the runnable weight.
3039  *
3040  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
3041  * runqueue:
3042  *
3043  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
3044  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
3045  *                                               grq->avg.load_avg
3046  *
3047  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
3048  * transients in the from-idle case. Instead we use:
3049  *
3050  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
3051  *
3052  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
3053  *              -----------------------------------------------------   (8)
3054  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
3055  *
3056  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
3057  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
3058  */
3059 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
3060 {
3061         long runnable, load_avg;
3062
3063         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
3064                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
3065
3066         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
3067                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
3068
3069         runnable *= shares;
3070         if (load_avg)
3071                 runnable /= load_avg;
3072
3073         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3074 }
3075 #endif /* CONFIG_SMP */
3076
3077 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3078
3079 /*
3080  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3081  * runqueue.
3082  */
3083 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3084 {
3085         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3086         long shares, runnable;
3087
3088         if (!gcfs_rq)
3089                 return;
3090
3091         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3092                 return;
3093
3094 #ifndef CONFIG_SMP
3095         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3096
3097         if (likely(se->load.weight == shares))
3098                 return;
3099 #else
3100         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3101         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3102 #endif
3103
3104         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3105 }
3106
3107 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3108 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3109 {
3110 }
3111 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3112
3113 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3114 {
3115         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3116
3117         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3118                 /*
3119                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3120                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3121                  * a real problem.
3122                  *
3123                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3124                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3125                  * number include things like RT tasks.
3126                  *
3127                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3128                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3129                  *
3130                  * See cpu_util().
3131                  */
3132                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3133         }
3134 }
3135
3136 #ifdef CONFIG_SMP
3137 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3138 /**
3139  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3140  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3141  * @force: update regardless of how small the difference
3142  *
3143  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3144  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3145  * considerations.
3146  *
3147  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3148  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3149  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3150  *
3151  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3152  */
3153 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3154 {
3155         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3156
3157         /*
3158          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3159          */
3160         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3161                 return;
3162
3163         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3164                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3165                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3166         }
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3171  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3172  * including the state of rq->lock, should be made.
3173  */
3174 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3175                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3176 {
3177         u64 p_last_update_time;
3178         u64 n_last_update_time;
3179
3180         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3181                 return;
3182
3183         /*
3184          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3185          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3186          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3187          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3188          * the wakee more load sounds not bad.
3189          */
3190         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3191                 return;
3192
3193 #ifndef CONFIG_64BIT
3194         {
3195                 u64 p_last_update_time_copy;
3196                 u64 n_last_update_time_copy;
3197
3198                 do {
3199                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3200                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3201
3202                         smp_rmb();
3203
3204                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3205                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3206
3207                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3208                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3209         }
3210 #else
3211         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3212         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3213 #endif
3214         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3215         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3216 }
3217
3218
3219 /*
3220  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3221  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3222  * that for each group:
3223  *
3224  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3225  *
3226  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3227  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3228  *
3229  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3230  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3231  * their PELT windows aligned).
3232  *
3233  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3234  *
3235  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3236  *
3237  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3238  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3239  *
3240  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3241  *
3242  * And per (1) we have:
3243  *
3244  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3245  *
3246  * Which gives:
3247  *
3248  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3249  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3250  *                               grq->load.weight
3251  *
3252  * Except that is wrong!
3253  *
3254  * Because while for entities historical weight is not important and we
3255  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3256  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3257  *
3258  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3259  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3260  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3261  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3262  *
3263  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3264  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3265  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3266  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3267  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3268  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3269  *
3270  * So we'll have to approximate.. :/
3271  *
3272  * Given the constraint:
3273  *
3274  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3275  *
3276  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3277  * overlap.
3278  *
3279  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3280  *
3281  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3282  *
3283  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3284  *
3285  */
3286
3287 static inline void
3288 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3289 {
3290         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3291
3292         /* Nothing to update */
3293         if (!delta)
3294                 return;
3295
3296         /*
3297          * The relation between sum and avg is:
3298          *
3299          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3300          *
3301          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3302          */
3303
3304         /* Set new sched_entity's utilization */
3305         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3306         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3307
3308         /* Update parent cfs_rq utilization */
3309         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3310         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3311 }
3312
3313 static inline void
3314 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3315 {
3316         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3317         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3318         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3319         s64 delta_sum;
3320
3321         if (!runnable_sum)
3322                 return;
3323
3324         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3325
3326         if (runnable_sum >= 0) {
3327                 /*
3328                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3329                  * the CPU is saturated running == runnable.
3330                  */
3331                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3332                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3333         } else {
3334                 /*
3335                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3336                  * assuming all tasks are equally runnable.
3337                  */
3338                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3339                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3340                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3341                 }
3342
3343                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3344                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3345         }
3346
3347         /*
3348          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3349          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3350          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3351          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3352          */
3353         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3354         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3355
3356         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3357         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3358
3359         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3360         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3361
3362         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3363         se->avg.load_avg = load_avg;
3364         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3365         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3366
3367         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3368         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3369         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3370         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3371
3372         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3373         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3374
3375         if (se->on_rq) {
3376                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3377                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3378         }
3379 }
3380
3381 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3382 {
3383         cfs_rq->propagate = 1;
3384         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3385 }
3386
3387 /* Update task and its cfs_rq load average */
3388 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3389 {
3390         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3391
3392         if (entity_is_task(se))
3393                 return 0;
3394
3395         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3396         if (!gcfs_rq->propagate)
3397                 return 0;
3398
3399         gcfs_rq->propagate = 0;
3400
3401         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3402
3403         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3404
3405         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3406         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3407
3408         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3409         trace_pelt_se_tp(se);
3410
3411         return 1;
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3416  * group_entity:
3417  */
3418 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3419 {
3420         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3421
3422         /*
3423          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3424          * decay it:
3425          */
3426         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3427                 return false;
3428
3429         /*
3430          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3431          * the utilization of the sched_entity:
3432          */
3433         if (gcfs_rq->propagate)
3434                 return false;
3435
3436         /*
3437          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3438          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3439          * waste of time to try to decay it:
3440          */
3441         return true;
3442 }
3443
3444 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3445
3446 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3447
3448 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3449 {
3450         return 0;
3451 }
3452
3453 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3454
3455 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3456
3457 /**
3458  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3459  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3460  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3461  *
3462  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3463  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3464  * post_init_entity_util_avg().
3465  *
3466  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3467  *
3468  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3469  *
3470  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3471  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3472  */
3473 static inline int
3474 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3475 {
3476         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3477         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3478         int decayed = 0;
3479
3480         if (cfs_rq->removed.nr) {
3481                 unsigned long r;
3482                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3483
3484                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3485                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3486                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3487                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3488                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3489                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3490
3491                 r = removed_load;
3492                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3493                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3494
3495                 r = removed_util;
3496                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3497                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3498
3499                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3500
3501                 decayed = 1;
3502         }
3503
3504         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3505
3506 #ifndef CONFIG_64BIT
3507         smp_wmb();
3508         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3509 #endif
3510
3511         if (decayed)
3512                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3513
3514         return decayed;
3515 }
3516
3517 /**
3518  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3519  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3520  * @se: sched_entity to attach
3521  * @flags: migration hints
3522  *
3523  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3524  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3525  */
3526 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3527 {
3528         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3529
3530         /*
3531          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3532          * window because without that, really weird and wonderful things can
3533          * happen.
3534          *
3535          * XXX illustrate
3536          */
3537         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3538         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3539
3540         /*
3541          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3542          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3543          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3544          * _sum a little.
3545          */
3546         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3547
3548         se->avg.load_sum = divider;
3549         if (se_weight(se)) {
3550                 se->avg.load_sum =
3551                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3552         }
3553
3554         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3555
3556         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3557         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3558         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3559
3560         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3561
3562         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3563
3564         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3565 }
3566
3567 /**
3568  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3569  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3570  * @se: sched_entity to detach
3571  *
3572  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3573  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3574  */
3575 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3576 {
3577         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3578         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3579         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3580
3581         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3582
3583         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3584
3585         trace_pelt_cfs_tp(cfs_rq);
3586 }
3587
3588 /*
3589  * Optional action to be done while updating the load average
3590  */
3591 #define UPDATE_TG       0x1
3592 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3593 #define DO_ATTACH       0x4
3594
3595 /* Update task and its cfs_rq load average */
3596 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3597 {
3598         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3599         int decayed;
3600
3601         /*
3602          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3603          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3604          */
3605         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3606                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3607
3608         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3609         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3610
3611         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3612
3613                 /*
3614                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3615                  * !last_update_time means we've passed through
3616                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3617                  *
3618                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3619                  */
3620                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3621                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3622
3623         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3624                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3625 }
3626
3627 #ifndef CONFIG_64BIT
3628 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3629 {
3630         u64 last_update_time_copy;
3631         u64 last_update_time;
3632
3633         do {
3634                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3635                 smp_rmb();
3636                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3637         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3638
3639         return last_update_time;
3640 }
3641 #else
3642 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3643 {
3644         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3645 }
3646 #endif
3647
3648 /*
3649  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3650  * the previous rq.
3651  */
3652 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3653 {
3654         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3655         u64 last_update_time;
3656
3657         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3658         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3659 }
3660
3661 /*
3662  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3663  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3664  */
3665 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3666 {
3667         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3668         unsigned long flags;
3669
3670         /*
3671          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3672          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3673          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3674          */
3675
3676         sync_entity_load_avg(se);
3677
3678         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3679         ++cfs_rq->removed.nr;
3680         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3681         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3682         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3683         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3684 }
3685
3686 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3687 {
3688         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3689 }
3690
3691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3692 {
3693         return cfs_rq->avg.load_avg;
3694 }
3695
3696 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3697 {
3698         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3699 }
3700
3701 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3702 {
3703         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3704
3705         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3706 }
3707
3708 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3709 {
3710         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3711 }
3712
3713 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3714                                     struct task_struct *p)
3715 {
3716         unsigned int enqueued;
3717
3718         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3719                 return;
3720
3721         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3722         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3723         enqueued += _task_util_est(p);
3724         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3725 }
3726
3727 /*
3728  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3729  * based on the observation that:
3730  *
3731  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3732  *
3733  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3734  */
3735 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3736 {
3737         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3738 }
3739
3740 static void
3741 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3742 {
3743         long last_ewma_diff;
3744         struct util_est ue;
3745         int cpu;
3746
3747         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3748                 return;
3749
3750         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3751         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3752         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3753         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3754
3755         /*
3756          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3757          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3758          */
3759         if (!task_sleep)
3760                 return;
3761
3762         /*
3763          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3764          * skip the util_est update.
3765          */
3766         ue = p->se.avg.util_est;
3767         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3768                 return;
3769
3770         /*
3771          * Reset EWMA on utilization increases, the moving average is used only
3772          * to smooth utilization decreases.
3773          */
3774         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3775         if (sched_feat(UTIL_EST_FASTUP)) {
3776                 if (ue.ewma < ue.enqueued) {
3777                         ue.ewma = ue.enqueued;
3778                         goto done;
3779                 }
3780         }
3781
3782         /*
3783          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3784          * already ~1% close to its last activation value.
3785          */
3786         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3787         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3788                 return;
3789
3790         /*
3791          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3792          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3793          */
3794         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3795         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3796                 return;
3797
3798         /*
3799          * Update Task's estimated utilization
3800          *
3801          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3802          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3803          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3804          * Weighted Moving Average (EWMA):
3805          *
3806          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3807          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3808          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3809          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3810          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3811          *
3812          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3813          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3814          */
3815         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3816         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3817         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3818 done:
3819         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3820 }
3821
3822 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3823 {
3824         return fits_capacity(task_util_est(p), capacity);
3825 }
3826
3827 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3828 {
3829         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3830                 return;
3831
3832         if (!p) {
3833                 rq->misfit_task_load = 0;
3834                 return;
3835         }
3836
3837         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3838                 rq->misfit_task_load = 0;
3839                 return;
3840         }
3841
3842         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3843 }
3844
3845 #else /* CONFIG_SMP */
3846
3847 #define UPDATE_TG       0x0
3848 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3849 #define DO_ATTACH       0x0
3850
3851 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3852 {
3853         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3854 }
3855
3856 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3857
3858 static inline void
3859 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3860 static inline void
3861 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3862
3863 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3864 {
3865         return 0;
3866 }
3867
3868 static inline void
3869 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3870
3871 static inline void
3872 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3873                  bool task_sleep) {}
3874 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3875
3876 #endif /* CONFIG_SMP */
3877
3878 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3879 {
3880 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3881         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3882
3883         if (d < 0)
3884                 d = -d;
3885
3886         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3887                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3888 #endif
3889 }
3890
3891 static void
3892 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3893 {
3894         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3895
3896         /*
3897          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3898          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3899          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3900          * stays open at the end.
3901          */
3902         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3903                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3904
3905         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3906         if (!initial) {
3907                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3908
3909                 /*
3910                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3911                  * for a gentler effect of sleepers:
3912                  */
3913                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3914                         thresh >>= 1;
3915
3916                 vruntime -= thresh;
3917         }
3918
3919         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3920         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3921 }
3922
3923 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3924
3925 static inline void check_schedstat_required(void)
3926 {
3927 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3928         if (schedstat_enabled())
3929                 return;
3930
3931         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3932         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3933                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3934                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3935                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3936                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3937                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3938                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3939                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3940                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3941         }
3942 #endif
3943 }
3944
3945
3946 /*
3947  * MIGRATION
3948  *
3949  *      dequeue
3950  *        update_curr()
3951  *          update_min_vruntime()
3952  *        vruntime -= min_vruntime
3953  *
3954  *      enqueue
3955  *        update_curr()
3956  *          update_min_vruntime()
3957  *        vruntime += min_vruntime
3958  *
3959  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3960  * min_vruntime are up-to-date.
3961  *
3962  * WAKEUP (remote)
3963  *
3964  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3965  *        vruntime -= min_vruntime
3966  *
3967  *      enqueue
3968  *        update_curr()
3969  *          update_min_vruntime()
3970  *        vruntime += min_vruntime
3971  *
3972  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3973  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3974  */
3975
3976 static void
3977 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3978 {
3979         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3980         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3981
3982         /*
3983          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3984          * update_curr().
3985          */
3986         if (renorm && curr)
3987                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3988
3989         update_curr(cfs_rq);
3990
3991         /*
3992          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3993          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3994          * placed in the past could significantly boost this task to the
3995          * fairness detriment of existing tasks.
3996          */
3997         if (renorm && !curr)
3998                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3999
4000         /*
4001          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4002          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4003          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4004          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4005          *     its group cfs_rq
4006          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4007          */
4008         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4009         update_cfs_group(se);
4010         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4011         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4012
4013         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4014                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4015
4016         check_schedstat_required();
4017         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4018         check_spread(cfs_rq, se);
4019         if (!curr)
4020                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4021         se->on_rq = 1;
4022
4023         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4024                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4025                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4026         }
4027 }
4028
4029 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4030 {
4031         for_each_sched_entity(se) {
4032                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4033                 if (cfs_rq->last != se)
4034                         break;
4035
4036                 cfs_rq->last = NULL;
4037         }
4038 }
4039
4040 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4041 {
4042         for_each_sched_entity(se) {
4043                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4044                 if (cfs_rq->next != se)
4045                         break;
4046
4047                 cfs_rq->next = NULL;
4048         }
4049 }
4050
4051 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4052 {
4053         for_each_sched_entity(se) {
4054                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4055                 if (cfs_rq->skip != se)
4056                         break;
4057
4058                 cfs_rq->skip = NULL;
4059         }
4060 }
4061
4062 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4063 {
4064         if (cfs_rq->last == se)
4065                 __clear_buddies_last(se);
4066
4067         if (cfs_rq->next == se)
4068                 __clear_buddies_next(se);
4069
4070         if (cfs_rq->skip == se)
4071                 __clear_buddies_skip(se);
4072 }
4073
4074 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4075
4076 static void
4077 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4078 {
4079         /*
4080          * Update run-time statistics of the 'current'.
4081          */
4082         update_curr(cfs_rq);
4083
4084         /*
4085          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4086          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4087          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4088          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4089          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4090          *     of its group cfs_rq.
4091          */
4092         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4093         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4094
4095         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4096
4097         clear_buddies(cfs_rq, se);
4098
4099         if (se != cfs_rq->curr)
4100                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4101         se->on_rq = 0;
4102         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4103
4104         /*
4105          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4106          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4107          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4108          * can move min_vruntime forward still more.
4109          */
4110         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4111                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4112
4113         /* return excess runtime on last dequeue */
4114         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4115
4116         update_cfs_group(se);
4117
4118         /*
4119          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4120          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4121          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4122          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4123          */
4124         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4125                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4126 }
4127
4128 /*
4129  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4130  */
4131 static void
4132 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4133 {
4134         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4135         struct sched_entity *se;
4136         s64 delta;
4137
4138         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4139         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4140         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4141                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4142                 /*
4143                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4144                  * re-elected due to buddy favours.
4145                  */
4146                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4147                 return;
4148         }
4149
4150         /*
4151          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4152          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4153          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4154          */
4155         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4156                 return;
4157
4158         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4159         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4160
4161         if (delta < 0)
4162                 return;
4163
4164         if (delta > ideal_runtime)
4165                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4166 }
4167
4168 static void
4169 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4170 {
4171         /* 'current' is not kept within the tree. */
4172         if (se->on_rq) {
4173                 /*
4174                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4175                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4176                  * runqueue.
4177                  */
4178                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4179                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4180                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4181         }
4182
4183         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4184         cfs_rq->curr = se;
4185
4186         /*
4187          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4188          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4189          * when there are only lesser-weight tasks around):
4190          */
4191         if (schedstat_enabled() &&
4192             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4193                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4194                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4195                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4196         }
4197
4198         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4199 }
4200
4201 static int
4202 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4203
4204 /*
4205  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4206  * 1) keep things fair between processes/task groups
4207  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4208  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4209  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4210  */
4211 static struct sched_entity *
4212 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4213 {
4214         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4215         struct sched_entity *se;
4216
4217         /*
4218          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4219          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4220          */
4221         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4222                 left = curr;
4223
4224         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4225
4226         /*
4227          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4228          * be done without getting too unfair.
4229          */
4230         if (cfs_rq->skip == se) {
4231                 struct sched_entity *second;
4232
4233                 if (se == curr) {
4234                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4235                 } else {
4236                         second = __pick_next_entity(se);
4237                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4238                                 second = curr;
4239                 }
4240
4241                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4242                         se = second;
4243         }
4244
4245         /*
4246          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4247          */
4248         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4249                 se = cfs_rq->last;
4250
4251         /*
4252          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4253          */
4254         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4255                 se = cfs_rq->next;
4256
4257         clear_buddies(cfs_rq, se);
4258
4259         return se;
4260 }
4261
4262 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4263
4264 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4265 {
4266         /*
4267          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4268          * was not called and update_curr() has to be done:
4269          */
4270         if (prev->on_rq)
4271                 update_curr(cfs_rq);
4272
4273         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4274         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4275
4276         check_spread(cfs_rq, prev);
4277
4278         if (prev->on_rq) {
4279                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4280                 /* Put 'current' back into the tree. */
4281                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4282                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4283                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4284         }
4285         cfs_rq->curr = NULL;
4286 }
4287
4288 static void
4289 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4290 {
4291         /*
4292          * Update run-time statistics of the 'current'.
4293          */
4294         update_curr(cfs_rq);
4295
4296         /*
4297          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4298          */
4299         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4300         update_cfs_group(curr);
4301
4302 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4303         /*
4304          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4305          * validating it and just reschedule.
4306          */
4307         if (queued) {
4308                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4309                 return;
4310         }
4311         /*
4312          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4313          */
4314         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4315                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4316                 return;
4317 #endif
4318
4319         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4320                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4321 }
4322
4323
4324 /**************************************************
4325  * CFS bandwidth control machinery
4326  */
4327
4328 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4329
4330 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4331 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4332
4333 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4334 {
4335         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4336 }
4337
4338 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4339 {
4340         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4341 }
4342
4343 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4344 {
4345         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4346 }
4347 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4348 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4349 {
4350         return true;
4351 }
4352
4353 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4354 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4355 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4356
4357 /*
4358  * default period for cfs group bandwidth.
4359  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4360  */
4361 static inline u64 default_cfs_period(void)
4362 {
4363         return 100000000ULL;
4364 }
4365
4366 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4367 {
4368         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4369 }
4370
4371 /*
4372  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4373  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4374  * around rq->lock.
4375  *
4376  * requires cfs_b->lock
4377  */
4378 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4379 {
4380         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4381                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4382 }
4383
4384 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4385 {
4386         return &tg->cfs_bandwidth;
4387 }
4388
4389 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4390 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4391 {
4392         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4393         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4394         u64 amount = 0, min_amount;
4395
4396         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4397         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4398
4399         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4400         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4401                 amount = min_amount;
4402         else {
4403                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4404
4405                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4406                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4407                         cfs_b->runtime -= amount;
4408                         cfs_b->idle = 0;
4409                 }
4410         }
4411         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4412
4413         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4414
4415         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4416 }
4417
4418 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4419 {
4420         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4421         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4422
4423         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4424                 return;
4425
4426         if (cfs_rq->throttled)
4427                 return;
4428         /*
4429          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4430          * hierarchy can be throttled
4431          */
4432         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4433                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4434 }
4435
4436 static __always_inline
4437 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4438 {
4439         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4440                 return;
4441
4442         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4443 }
4444
4445 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4446 {
4447         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4448 }
4449
4450 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4451 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4452 {
4453         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4458  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4459  * load-balance operations.
4460  */
4461 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4462                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4463 {
4464         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4465
4466         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4467         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4468
4469         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4470                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4471 }
4472
4473 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4474 {
4475         struct rq *rq = data;
4476         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4477
4478         cfs_rq->throttle_count--;
4479         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4480                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4481                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4482
4483                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4484                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4485                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4486         }
4487
4488         return 0;
4489 }
4490
4491 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4492 {
4493         struct rq *rq = data;
4494         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4495
4496         /* group is entering throttled state, stop time */
4497         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4498                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4499                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4500         }
4501         cfs_rq->throttle_count++;
4502
4503         return 0;
4504 }
4505
4506 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4507 {
4508         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4509         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4510         struct sched_entity *se;
4511         long task_delta, idle_task_delta, dequeue = 1;
4512         bool empty;
4513
4514         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4515
4516         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4517         rcu_read_lock();
4518         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4519         rcu_read_unlock();
4520
4521         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4522         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4523         for_each_sched_entity(se) {
4524                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4525                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4526                 if (!se->on_rq)
4527                         break;
4528
4529                 if (dequeue)
4530                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4531                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4532                 qcfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_task_delta;
4533
4534                 if (qcfs_rq->load.weight)
4535                         dequeue = 0;
4536         }
4537
4538         if (!se)
4539                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4540
4541         cfs_rq->throttled = 1;
4542         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4543         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4544         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4545
4546         /*
4547          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4548          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4549          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4550          */
4551         if (cfs_b->distribute_running)
4552                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4553         else
4554                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4555
4556         /*
4557          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4558          * timer is running.
4559          */
4560         if (empty)
4561                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4562
4563         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4564 }
4565
4566 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4567 {
4568         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4569         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4570         struct sched_entity *se;
4571         int enqueue = 1;
4572         long task_delta, idle_task_delta;
4573
4574         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4575
4576         cfs_rq->throttled = 0;
4577
4578         update_rq_clock(rq);
4579
4580         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4581         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4582         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4583         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4584
4585         /* update hierarchical throttle state */
4586         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4587
4588         if (!cfs_rq->load.weight)
4589                 return;
4590
4591         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4592         idle_task_delta = cfs_rq->idle_h_nr_running;
4593         for_each_sched_entity(se) {
4594                 if (se->on_rq)
4595                         enqueue = 0;
4596
4597                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4598                 if (enqueue)
4599                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4600                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4601                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_task_delta;
4602
4603                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4604                         break;
4605         }
4606
4607         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4608
4609         if (!se)
4610                 add_nr_running(rq, task_delta);
4611
4612         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4613         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4614                 resched_curr(rq);
4615 }
4616
4617 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4618 {
4619         struct cfs_rq *cfs_rq;
4620         u64 runtime;
4621         u64 starting_runtime = remaining;
4622
4623         rcu_read_lock();
4624         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4625                                 throttled_list) {
4626                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4627                 struct rq_flags rf;
4628
4629                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4630                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4631                         goto next;
4632
4633                 /* By the above check, this should never be true */
4634                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4635
4636                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4637                 if (runtime > remaining)
4638                         runtime = remaining;
4639                 remaining -= runtime;
4640
4641                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4642
4643                 /* we check whether we're throttled above */
4644                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4645                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4646
4647 next:
4648                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4649
4650                 if (!remaining)
4651                         break;
4652         }
4653         rcu_read_unlock();
4654
4655         return starting_runtime - remaining;
4656 }
4657
4658 /*
4659  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4660  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4661  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4662  * used to track this state.
4663  */
4664 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4665 {
4666         u64 runtime;
4667         int throttled;
4668
4669         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4670         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4671                 goto out_deactivate;
4672
4673         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4674         cfs_b->nr_periods += overrun;
4675
4676         /*
4677          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4678          * we're going inactive then everything else can be deferred
4679          */
4680         if (cfs_b->idle && !throttled)
4681                 goto out_deactivate;
4682
4683         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4684
4685         if (!throttled) {
4686                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4687                 cfs_b->idle = 1;
4688                 return 0;
4689         }
4690
4691         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4692         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4693
4694         /*
4695          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4696          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4697          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4698          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4699          * only by limited amounts in that extreme case.
4700          */
4701         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4702                 runtime = cfs_b->runtime;
4703                 cfs_b->distribute_running = 1;
4704                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4705                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4706                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4707                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4708
4709                 cfs_b->distribute_running = 0;
4710                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4711
4712                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4713         }
4714
4715         /*
4716          * While we are ensured activity in the period following an
4717          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4718          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4719          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4720          */
4721         cfs_b->idle = 0;
4722
4723         return 0;
4724
4725 out_deactivate:
4726         return 1;
4727 }
4728
4729 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4730 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4731 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4732 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4733 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4734 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4735
4736 /*
4737  * Are we near the end of the current quota period?
4738  *
4739  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4740  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4741  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4742  */
4743 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4744 {
4745         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4746         u64 remaining;
4747
4748         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4749         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4750                 return 1;
4751
4752         /* is a quota refresh about to occur? */
4753         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4754         if (remaining < min_expire)
4755                 return 1;
4756
4757         return 0;
4758 }
4759
4760 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4761 {
4762         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4763
4764         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4765         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4766                 return;
4767
4768         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4769         if (cfs_b->slack_started)
4770                 return;
4771         cfs_b->slack_started = true;
4772
4773         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4774                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4775                         HRTIMER_MODE_REL);
4776 }
4777
4778 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4779 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4780 {
4781         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4782         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4783
4784         if (slack_runtime <= 0)
4785                 return;
4786
4787         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4788         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
4789                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4790
4791                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4792                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4793                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4794                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4795         }
4796         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4797
4798         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4799         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4800 }
4801
4802 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4803 {
4804         if (!cfs_bandwidth_used())
4805                 return;
4806
4807         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4808                 return;
4809
4810         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4811 }
4812
4813 /*
4814  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4815  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4816  */
4817 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4818 {
4819         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4820         unsigned long flags;
4821
4822         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4823         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4824         cfs_b->slack_started = false;
4825         if (cfs_b->distribute_running) {
4826                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4827                 return;
4828         }
4829
4830         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4831                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4832                 return;
4833         }
4834
4835         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4836                 runtime = cfs_b->runtime;
4837
4838         if (runtime)
4839                 cfs_b->distribute_running = 1;
4840
4841         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4842
4843         if (!runtime)
4844                 return;
4845
4846         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4847
4848         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4849         lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4850         cfs_b->distribute_running = 0;
4851         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4852 }
4853
4854 /*
4855  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4856  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4857  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4858  */
4859 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4860 {
4861         if (!cfs_bandwidth_used())
4862                 return;
4863
4864         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4865         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4866                 return;
4867
4868         /* ensure the group is not already throttled */
4869         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4870                 return;
4871
4872         /* update runtime allocation */
4873         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4874         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4875                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4876 }
4877
4878 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4879 {
4880         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4881
4882         if (!cfs_bandwidth_used())
4883                 return;
4884
4885         if (!tg->parent)
4886                 return;
4887
4888         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4889         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4890
4891         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4892         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4893 }
4894
4895 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4896 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4897 {
4898         if (!cfs_bandwidth_used())
4899                 return false;
4900
4901         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4902                 return false;
4903
4904         /*
4905          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4906          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4907          */
4908         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4909                 return true;
4910
4911         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4912         return true;
4913 }
4914
4915 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4916 {
4917         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4918                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4919
4920         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4921
4922         return HRTIMER_NORESTART;
4923 }
4924
4925 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4926
4927 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4928 {
4929         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4930                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4931         unsigned long flags;
4932         int overrun;
4933         int idle = 0;
4934         int count = 0;
4935
4936         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4937         for (;;) {
4938                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4939                 if (!overrun)
4940                         break;
4941
4942                 if (++count > 3) {
4943                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4944
4945                         /*
4946                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4947                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4948                          * to fail.
4949                          */
4950                         new = old * 2;
4951                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4952                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4953                                 cfs_b->quota *= 2;
4954
4955                                 pr_warn_ratelimited(
4956         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4957                                         smp_processor_id(),
4958                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4959                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4960                         } else {
4961                                 pr_warn_ratelimited(
4962         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4963                                         smp_processor_id(),
4964                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4965                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4966                         }
4967
4968                         /* reset count so we don't come right back in here */
4969                         count = 0;
4970                 }
4971
4972                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4973         }
4974         if (idle)
4975                 cfs_b->period_active = 0;
4976         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4977
4978         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4979 }
4980
4981 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4982 {
4983         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4984         cfs_b->runtime = 0;
4985         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4986         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4987
4988         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4989         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4990         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4991         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4992         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4993         cfs_b->distribute_running = 0;
4994         cfs_b->slack_started = false;
4995 }
4996
4997 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4998 {
4999         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5000         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5001 }
5002
5003 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5004 {
5005         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5006
5007         if (cfs_b->period_active)
5008                 return;
5009
5010         cfs_b->period_active = 1;
5011         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5012         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5013 }
5014
5015 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5016 {
5017         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5018         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5019                 return;
5020
5021         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5022         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5023 }
5024
5025 /*
5026  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5027  *
5028  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5029  * bits doesn't do much.
5030  */
5031
5032 /* cpu online calback */
5033 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5034 {
5035         struct task_group *tg;
5036
5037         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5038
5039         rcu_read_lock();
5040         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5041                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5042                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5043
5044                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5045                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5046                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5047         }
5048         rcu_read_unlock();
5049 }
5050
5051 /* cpu offline callback */
5052 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5053 {
5054         struct task_group *tg;
5055
5056         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5057
5058         rcu_read_lock();
5059         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5060                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5061
5062                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5063                         continue;
5064
5065                 /*
5066                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5067                  * there's some valid quota amount
5068                  */
5069                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5070                 /*
5071                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5072                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5073                  */
5074                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5075
5076                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5077                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5078         }
5079         rcu_read_unlock();
5080 }
5081
5082 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5083
5084 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5085 {
5086         return false;
5087 }
5088
5089 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5090 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5091 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5092 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5093 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5094
5095 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5096 {
5097         return 0;
5098 }
5099
5100 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5101 {
5102         return 0;
5103 }
5104
5105 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5106                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5107 {
5108         return 0;
5109 }
5110
5111 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5112
5113 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5114 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5115 #endif
5116
5117 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5118 {
5119         return NULL;
5120 }
5121 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5122 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5123 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5124
5125 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5126
5127 /**************************************************
5128  * CFS operations on tasks:
5129  */
5130
5131 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5132 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5133 {
5134         struct sched_entity *se = &p->se;
5135         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5136
5137         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5138
5139         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5140                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5141                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5142                 s64 delta = slice - ran;
5143
5144                 if (delta < 0) {
5145                         if (rq->curr == p)
5146                                 resched_curr(rq);
5147                         return;
5148                 }
5149                 hrtick_start(rq, delta);
5150         }
5151 }
5152
5153 /*
5154  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5155  * current task is from our class and nr_running is low enough
5156  * to matter.
5157  */
5158 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5159 {
5160         struct task_struct *curr = rq->curr;
5161
5162         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5163                 return;
5164
5165         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5166                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5167 }
5168 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5169 static inline void
5170 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5171 {
5172 }
5173
5174 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5175 {
5176 }
5177 #endif
5178
5179 #ifdef CONFIG_SMP
5180 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5181
5182 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5183 {
5184         return !fits_capacity(cpu_util(cpu), capacity_of(cpu));
5185 }
5186
5187 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5188 {
5189         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu)) {
5190                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5191                 trace_sched_overutilized_tp(rq->rd, SG_OVERUTILIZED);
5192         }
5193 }
5194 #else
5195 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5196 #endif
5197
5198 /*
5199  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5200  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5201  * then put the task into the rbtree:
5202  */
5203 static void
5204 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5205 {
5206         struct cfs_rq *cfs_rq;
5207         struct sched_entity *se = &p->se;
5208         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5209
5210         /*
5211          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5212          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5213          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5214          * estimated utilization, before we update schedutil.
5215          */
5216         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5217
5218         /*
5219          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5220          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5221          * passed.
5222          */
5223         if (p->in_iowait)
5224                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5225
5226         for_each_sched_entity(se) {
5227                 if (se->on_rq)
5228                         break;
5229                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5230                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5231
5232                 /*
5233                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5234                  *
5235                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5236                  * post the final h_nr_running increment below.
5237                  */
5238                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5239                         break;
5240                 cfs_rq->h_nr_running++;
5241                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5242
5243                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5244         }
5245
5246         for_each_sched_entity(se) {
5247                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5248                 cfs_rq->h_nr_running++;
5249                 cfs_rq->idle_h_nr_running += idle_h_nr_running;
5250
5251                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5252                         break;
5253
5254                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5255                 update_cfs_group(se);
5256         }
5257
5258         if (!se) {
5259                 add_nr_running(rq, 1);
5260                 /*
5261                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5262                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5263                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5264                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5265                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5266                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5267                  * overutilized flag detection.
5268                  *
5269                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5270                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5271                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5272                  * and the following generally works well enough in practice.
5273                  */
5274                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5275                         update_overutilized_status(rq);
5276
5277         }
5278
5279         if (cfs_bandwidth_used()) {
5280                 /*
5281                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5282                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5283                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5284                  * below.
5285                  */
5286                 for_each_sched_entity(se) {
5287                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5288
5289                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5290                                 break;
5291                 }
5292         }
5293
5294         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5295
5296         hrtick_update(rq);
5297 }
5298
5299 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5300
5301 /*
5302  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5303  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5304  * update the fair scheduling stats:
5305  */
5306 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5307 {
5308         struct cfs_rq *cfs_rq;
5309         struct sched_entity *se = &p->se;
5310         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5311         int idle_h_nr_running = task_has_idle_policy(p);
5312
5313         for_each_sched_entity(se) {
5314                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5315                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5316
5317                 /*
5318                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5319                  *
5320                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5321                  * post the final h_nr_running decrement below.
5322                 */
5323                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5324                         break;
5325                 cfs_rq->h_nr_running--;
5326                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5327
5328                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5329                 if (cfs_rq->load.weight) {
5330                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5331                         se = parent_entity(se);
5332                         /*
5333                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5334                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5335                          */
5336                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5337                                 set_next_buddy(se);
5338                         break;
5339                 }
5340                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5341         }
5342
5343         for_each_sched_entity(se) {
5344                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5345                 cfs_rq->h_nr_running--;
5346                 cfs_rq->idle_h_nr_running -= idle_h_nr_running;
5347
5348                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5349                         break;
5350
5351                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5352                 update_cfs_group(se);
5353         }
5354
5355         if (!se)
5356                 sub_nr_running(rq, 1);
5357
5358         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5359         hrtick_update(rq);
5360 }
5361
5362 #ifdef CONFIG_SMP
5363
5364 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5365 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5366 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5367
5368 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5369
5370 static struct {
5371         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5372         atomic_t nr_cpus;
5373         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5374         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5375         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5376 } nohz ____cacheline_aligned;
5377
5378 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5379
5380 /* CPU only has SCHED_IDLE tasks enqueued */
5381 static int sched_idle_cpu(int cpu)
5382 {
5383         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5384
5385         return unlikely(rq->nr_running == rq->cfs.idle_h_nr_running &&
5386                         rq->nr_running);
5387 }
5388
5389 static unsigned long cpu_load(struct rq *rq)
5390 {
5391         return cfs_rq_load_avg(&rq->cfs);
5392 }
5393
5394 /*
5395  * cpu_load_without - compute CPU load without any contributions from *p
5396  * @cpu: the CPU which load is requested
5397  * @p: the task which load should be discounted
5398  *
5399  * The load of a CPU is defined by the load of tasks currently enqueued on that
5400  * CPU as well as tasks which are currently sleeping after an execution on that
5401  * CPU.
5402  *
5403  * This method returns the load of the specified CPU by discounting the load of
5404  * the specified task, whenever the task is currently contributing to the CPU
5405  * load.
5406  */
5407 static unsigned long cpu_load_without(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5408 {
5409         struct cfs_rq *cfs_rq;
5410         unsigned int load;
5411
5412         /* Task has no contribution or is new */
5413         if (cpu_of(rq) != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
5414                 return cpu_load(rq);
5415
5416         cfs_rq = &rq->cfs;
5417         load = READ_ONCE(cfs_rq->avg.load_avg);
5418
5419         /* Discount task's util from CPU's util */
5420         lsub_positive(&load, task_h_load(p));
5421
5422         return load;
5423 }
5424
5425 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5426 {
5427         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5428 }
5429
5430 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5431 {
5432         /*
5433          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5434          * jiffy will not have built up many flips.
5435          */
5436         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5437                 current->wakee_flips >>= 1;
5438                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5439         }
5440
5441         if (current->last_wakee != p) {
5442                 current->last_wakee = p;
5443                 current->wakee_flips++;
5444         }
5445 }
5446
5447 /*
5448  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5449  *
5450  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5451  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5452  *
5453  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5454  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5455  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5456  *
5457  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5458  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5459  *
5460  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5461  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5462  * socket size.
5463  */
5464 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5465 {
5466         unsigned int master = current->wakee_flips;
5467         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5468         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5469
5470         if (master < slave)
5471                 swap(master, slave);
5472         if (slave < factor || master < slave * factor)
5473                 return 0;
5474         return 1;
5475 }
5476
5477 /*
5478  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5479  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5480  * CPU.
5481  *
5482  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5483  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5484  *
5485  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5486  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5487  *                        for the overloaded case.
5488  */
5489 static int
5490 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5491 {
5492         /*
5493          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5494          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5495          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5496          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5497          *
5498          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5499          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5500          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5501          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5502          * on one CPU.
5503          */
5504         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5505                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5506
5507         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5508                 return this_cpu;
5509
5510         return nr_cpumask_bits;
5511 }
5512
5513 static int
5514 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5515                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5516 {
5517         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5518         unsigned long task_load;
5519
5520         this_eff_load = cpu_load(cpu_rq(this_cpu));
5521
5522         if (sync) {
5523                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5524
5525                 if (current_load > this_eff_load)
5526                         return this_cpu;
5527
5528                 this_eff_load -= current_load;
5529         }
5530
5531         task_load = task_h_load(p);
5532
5533         this_eff_load += task_load;
5534         if (sched_feat(WA_BIAS))
5535                 this_eff_load *= 100;
5536         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5537
5538         prev_eff_load = cpu_load(cpu_rq(prev_cpu));
5539         prev_eff_load -= task_load;
5540         if (sched_feat(WA_BIAS))
5541                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5542         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5543
5544         /*
5545          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5546          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5547          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5548          * idle.
5549          */
5550         if (sync)
5551                 prev_eff_load += 1;
5552
5553         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5554 }
5555
5556 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5557                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5558 {
5559         int target = nr_cpumask_bits;
5560
5561         if (sched_feat(WA_IDLE))
5562                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5563
5564         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5565                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5566
5567         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5568         if (target == nr_cpumask_bits)
5569                 return prev_cpu;
5570
5571         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5572         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5573         return target;
5574 }
5575
5576 static struct sched_group *
5577 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5578                   int this_cpu, int sd_flag);
5579
5580 /*
5581  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5582  */
5583 static int
5584 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5585 {
5586         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5587         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5588         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5589         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5590         int shallowest_idle_cpu = -1, si_cpu = -1;
5591         int i;
5592
5593         /* Check if we have any choice: */
5594         if (group->group_weight == 1)
5595                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5596
5597         /* Traverse only the allowed CPUs */
5598         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5599                 if (available_idle_cpu(i)) {
5600                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5601                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5602                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5603                                 /*
5604                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5605                                  * has the smallest exit latency irrespective
5606                                  * of any idle timestamp.
5607                                  */
5608                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5609                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5610                                 shallowest_idle_cpu = i;
5611                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5612                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5613                                 /*
5614                                  * If equal or no active idle state, then
5615                                  * the most recently idled CPU might have
5616                                  * a warmer cache.
5617                                  */
5618                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5619                                 shallowest_idle_cpu = i;
5620                         }
5621                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1 && si_cpu == -1) {
5622                         if (sched_idle_cpu(i)) {
5623                                 si_cpu = i;
5624                                 continue;
5625                         }
5626
5627                         load = cpu_load(cpu_rq(i));
5628                         if (load < min_load) {
5629                                 min_load = load;
5630                                 least_loaded_cpu = i;
5631                         }
5632                 }
5633         }
5634
5635         if (shallowest_idle_cpu != -1)
5636                 return shallowest_idle_cpu;
5637         if (si_cpu != -1)
5638                 return si_cpu;
5639         return least_loaded_cpu;
5640 }
5641
5642 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5643                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5644 {
5645         int new_cpu = cpu;
5646
5647         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5648                 return prev_cpu;
5649
5650         /*
5651          * We need task's util for cpu_util_without, sync it up to
5652          * prev_cpu's last_update_time.
5653          */
5654         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5655                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5656
5657         while (sd) {
5658                 struct sched_group *group;
5659                 struct sched_domain *tmp;
5660                 int weight;
5661
5662                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5663                         sd = sd->child;
5664                         continue;
5665                 }
5666
5667                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5668                 if (!group) {
5669                         sd = sd->child;
5670                         continue;
5671                 }
5672
5673                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5674                 if (new_cpu == cpu) {
5675                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5676                         sd = sd->child;
5677                         continue;
5678                 }
5679
5680                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5681                 cpu = new_cpu;
5682                 weight = sd->span_weight;
5683                 sd = NULL;
5684                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5685                         if (weight <= tmp->span_weight)
5686                                 break;
5687                         if (tmp->flags & sd_flag)
5688                                 sd = tmp;
5689                 }
5690         }
5691
5692         return new_cpu;
5693 }
5694
5695 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5696 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5697 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5698
5699 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5700 {
5701         struct sched_domain_shared *sds;
5702
5703         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5704         if (sds)
5705                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5706 }
5707
5708 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5709 {
5710         struct sched_domain_shared *sds;
5711
5712         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5713         if (sds)
5714                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5715
5716         return def;
5717 }
5718
5719 /*
5720  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5721  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5722  *
5723  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5724  * state should be fairly cheap.
5725  */
5726 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5727 {
5728         int core = cpu_of(rq);
5729         int cpu;
5730
5731         rcu_read_lock();
5732         if (test_idle_cores(core, true))
5733                 goto unlock;
5734
5735         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5736                 if (cpu == core)
5737                         continue;
5738
5739                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5740                         goto unlock;
5741         }
5742
5743         set_idle_cores(core, 1);
5744 unlock:
5745         rcu_read_unlock();
5746 }
5747
5748 /*
5749  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5750  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5751  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5752  */
5753 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5754 {
5755         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5756         int core, cpu;
5757
5758         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5759                 return -1;
5760
5761         if (!test_idle_cores(target, false))
5762                 return -1;
5763
5764         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
5765
5766         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5767                 bool idle = true;
5768
5769                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5770                         __cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5771                         if (!available_idle_cpu(cpu))
5772                                 idle = false;
5773                 }
5774
5775                 if (idle)
5776                         return core;
5777         }
5778
5779         /*
5780          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5781          */
5782         set_idle_cores(target, 0);
5783
5784         return -1;
5785 }
5786
5787 /*
5788  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5789  */
5790 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5791 {
5792         int cpu, si_cpu = -1;
5793
5794         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5795                 return -1;
5796
5797         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5798                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5799                         continue;
5800                 if (available_idle_cpu(cpu))
5801                         return cpu;
5802                 if (si_cpu == -1 && sched_idle_cpu(cpu))
5803                         si_cpu = cpu;
5804         }
5805
5806         return si_cpu;
5807 }
5808
5809 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5810
5811 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5812 {
5813         return -1;
5814 }
5815
5816 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5817 {
5818         return -1;
5819 }
5820
5821 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5822
5823 /*
5824  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5825  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5826  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5827  */
5828 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5829 {
5830         struct sched_domain *this_sd;
5831         u64 avg_cost, avg_idle;
5832         u64 time, cost;
5833         s64 delta;
5834         int this = smp_processor_id();
5835         int cpu, nr = INT_MAX, si_cpu = -1;
5836
5837         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5838         if (!this_sd)
5839                 return -1;
5840
5841         /*
5842          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5843          * particularly is sensitive here.
5844          */
5845         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5846         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5847
5848         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5849                 return -1;
5850
5851         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5852                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5853                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5854                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5855                 else
5856                         nr = 4;
5857         }
5858
5859         time = cpu_clock(this);
5860
5861         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5862                 if (!--nr)
5863                         return si_cpu;
5864                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5865                         continue;
5866                 if (available_idle_cpu(cpu))
5867                         break;
5868                 if (si_cpu == -1 && sched_idle_cpu(cpu))
5869                         si_cpu = cpu;
5870         }
5871
5872         time = cpu_clock(this) - time;
5873         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5874         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5875         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5876
5877         return cpu;
5878 }
5879
5880 /*
5881  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5882  */
5883 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5884 {
5885         struct sched_domain *sd;
5886         int i, recent_used_cpu;
5887
5888         if (available_idle_cpu(target) || sched_idle_cpu(target))
5889                 return target;
5890
5891         /*
5892          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
5893          */
5894         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) &&
5895             (available_idle_cpu(prev) || sched_idle_cpu(prev)))
5896                 return prev;
5897
5898         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
5899         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
5900         if (recent_used_cpu != prev &&
5901             recent_used_cpu != target &&
5902             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
5903             (available_idle_cpu(recent_used_cpu) || sched_idle_cpu(recent_used_cpu)) &&
5904             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
5905                 /*
5906                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
5907                  * candidate for the next wake:
5908                  */
5909                 p->recent_used_cpu = prev;
5910                 return recent_used_cpu;
5911         }
5912
5913         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5914         if (!sd)
5915                 return target;
5916
5917         i = select_idle_core(p, sd, target);
5918         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5919                 return i;
5920
5921         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5922         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5923                 return i;
5924
5925         i = select_idle_smt(p, target);
5926         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5927                 return i;
5928
5929         return target;
5930 }
5931
5932 /**
5933  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
5934  * @cpu: the CPU to get the utilization of
5935  *
5936  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
5937  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
5938  * (ie cpu_capacity).
5939  *
5940  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5941  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5942  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5943  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5944  * (arch_scale_freq_capacity()).
5945  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5946  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5947  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5948  *
5949  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
5950  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
5951  * currently RUNNABLE on that CPU.
5952  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
5953  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
5954  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
5955  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
5956  *
5957  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5958  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5959  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5960  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5961  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5962  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5963  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5964  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5965  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5966  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5967  *
5968  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
5969  */
5970 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
5971 {
5972         struct cfs_rq *cfs_rq;
5973         unsigned int util;
5974
5975         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
5976         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
5977
5978         if (sched_feat(UTIL_EST))
5979                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
5980
5981         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
5982 }
5983
5984 /*
5985  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
5986  * @cpu: the CPU which utilization is requested
5987  * @p: the task which utilization should be discounted
5988  *
5989  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
5990  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
5991  * execution on that CPU.
5992  *
5993  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
5994  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
5995  * contributing to the CPU utilization.
5996  */
5997 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
5998 {
5999         struct cfs_rq *cfs_rq;
6000         unsigned int util;
6001
6002         /* Task has no contribution or is new */
6003         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6004                 return cpu_util(cpu);
6005
6006         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6007         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6008
6009         /* Discount task's util from CPU's util */
6010         lsub_positive(&util, task_util(p));
6011
6012         /*
6013          * Covered cases:
6014          *
6015          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6016          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6017          *    and thus we return:
6018          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6019          *
6020          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6021          *    IDLE, then:
6022          *      cpu_util >= task_util
6023          *      cpu_util > util_est (== 0)
6024          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6025          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6026          *
6027          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6028          *      util_est > cpu_util
6029          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6030          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6031          *    considering the expected utilization of tasks already
6032          *    runnable on that CPU.
6033          *
6034          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6035          * covered by the following code when estimated utilization is
6036          * enabled.
6037          */
6038         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6039                 unsigned int estimated =
6040                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6041
6042                 /*
6043                  * Despite the following checks we still have a small window
6044                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6045                  * races with LB's detach_task():
6046                  *
6047                  *   detach_task()
6048                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6049                  *     ---------------------------------- A
6050                  *     deactivate_task()                   \
6051                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6052                  *         util_est_dequeue()              /
6053                  *     ---------------------------------- B
6054                  *
6055                  * The additional check on "current == p" it's required to
6056                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6057                  * reducing the chances for the above race.
6058                  */
6059                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6060                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6061
6062                 util = max(util, estimated);
6063         }
6064
6065         /*
6066          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6067          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6068          * the cpu_util call.
6069          */
6070         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6071 }
6072
6073 /*
6074  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6075  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6076  *
6077  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6078  * BALANCE_WAKE sort things out.
6079  */
6080 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6081 {
6082         long min_cap, max_cap;
6083
6084         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6085                 return 0;
6086
6087         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6088         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6089
6090         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6091         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6092                 return 0;
6093
6094         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6095         sync_entity_load_avg(&p->se);
6096
6097         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6098 }
6099
6100 /*
6101  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6102  * to @dst_cpu.
6103  */
6104 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6105 {
6106         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6107         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6108
6109         /*
6110          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6111          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6112          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6113          * util_avg should already be correct.
6114          */
6115         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6116                 sub_positive(&util, task_util(p));
6117         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6118                 util += task_util(p);
6119
6120         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6121                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6122
6123                 /*
6124                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6125                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6126                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6127                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6128                  */
6129                 if (dst_cpu == cpu)
6130                         util_est += _task_util_est(p);
6131
6132                 util = max(util, util_est);
6133         }
6134
6135         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6136 }
6137
6138 /*
6139  * compute_energy(): Estimates the energy that @pd would consume if @p was
6140  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6141  * landscape of @pd's CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6142  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6143  * task.
6144  */
6145 static long
6146 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6147 {
6148         struct cpumask *pd_mask = perf_domain_span(pd);
6149         unsigned long cpu_cap = arch_scale_cpu_capacity(cpumask_first(pd_mask));
6150         unsigned long max_util = 0, sum_util = 0;
6151         int cpu;
6152
6153         /*
6154          * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by CPUs
6155          * of another rd if they belong to the same pd. So, account for the
6156          * utilization of these CPUs too by masking pd with cpu_online_mask
6157          * instead of the rd span.
6158          *
6159          * If an entire pd is outside of the current rd, it will not appear in
6160          * its pd list and will not be accounted by compute_energy().
6161          */
6162         for_each_cpu_and(cpu, pd_mask, cpu_online_mask) {
6163                 unsigned long cpu_util, util_cfs = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6164                 struct task_struct *tsk = cpu == dst_cpu ? p : NULL;
6165
6166                 /*
6167                  * Busy time computation: utilization clamping is not
6168                  * required since the ratio (sum_util / cpu_capacity)
6169                  * is already enough to scale the EM reported power
6170                  * consumption at the (eventually clamped) cpu_capacity.
6171                  */
6172                 sum_util += schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6173                                                ENERGY_UTIL, NULL);
6174
6175                 /*
6176                  * Performance domain frequency: utilization clamping
6177                  * must be considered since it affects the selection
6178                  * of the performance domain frequency.
6179                  * NOTE: in case RT tasks are running, by default the
6180                  * FREQUENCY_UTIL's utilization can be max OPP.
6181                  */
6182                 cpu_util = schedutil_cpu_util(cpu, util_cfs, cpu_cap,
6183                                               FREQUENCY_UTIL, tsk);
6184                 max_util = max(max_util, cpu_util);
6185         }
6186
6187         return em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6188 }
6189
6190 /*
6191  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6192  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6193  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6194  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6195  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6196  *
6197  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6198  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6199  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6200  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6201  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6202  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6203  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6204  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6205  * the best candidates of the performance domain.
6206  *
6207  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6208  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6209  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6210  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6211  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6212  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6213  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6214  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6215  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6216  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6217  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6218  *
6219  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6220  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6221  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6222  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6223  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6224  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6225  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6226  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6227  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6228  */
6229 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6230 {
6231         unsigned long prev_delta = ULONG_MAX, best_delta = ULONG_MAX;
6232         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6233         unsigned long cpu_cap, util, base_energy = 0;
6234         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6235         struct sched_domain *sd;
6236         struct perf_domain *pd;
6237
6238         rcu_read_lock();
6239         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6240         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6241                 goto fail;
6242
6243         /*
6244          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6245          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6246          */
6247         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6248         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6249                 sd = sd->parent;
6250         if (!sd)
6251                 goto fail;
6252
6253         sync_entity_load_avg(&p->se);
6254         if (!task_util_est(p))
6255                 goto unlock;
6256
6257         for (; pd; pd = pd->next) {
6258                 unsigned long cur_delta, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6259                 unsigned long base_energy_pd;
6260                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6261
6262                 /* Compute the 'base' energy of the pd, without @p */
6263                 base_energy_pd = compute_energy(p, -1, pd);
6264                 base_energy += base_energy_pd;
6265
6266                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6267                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6268                                 continue;
6269
6270                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6271                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6272                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6273                         if (!fits_capacity(util, cpu_cap))
6274                                 continue;
6275
6276                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6277                         if (cpu == prev_cpu) {
6278                                 prev_delta = compute_energy(p, prev_cpu, pd);
6279                                 prev_delta -= base_energy_pd;
6280                                 best_delta = min(best_delta, prev_delta);
6281                         }
6282
6283                         /*
6284                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6285                          * the performance domain
6286                          */
6287                         spare_cap = cpu_cap - util;
6288                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6289                                 max_spare_cap = spare_cap;
6290                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6291                         }
6292                 }
6293
6294                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6295                 if (max_spare_cap_cpu >= 0 && max_spare_cap_cpu != prev_cpu) {
6296                         cur_delta = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, pd);
6297                         cur_delta -= base_energy_pd;
6298                         if (cur_delta < best_delta) {
6299                                 best_delta = cur_delta;
6300                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6301                         }
6302                 }
6303         }
6304 unlock:
6305         rcu_read_unlock();
6306
6307         /*
6308          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6309          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6310          */
6311         if (prev_delta == ULONG_MAX)
6312                 return best_energy_cpu;
6313
6314         if ((prev_delta - best_delta) > ((prev_delta + base_energy) >> 4))
6315                 return best_energy_cpu;
6316
6317         return prev_cpu;
6318
6319 fail:
6320         rcu_read_unlock();
6321
6322         return -1;
6323 }
6324
6325 /*
6326  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6327  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6328  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6329  *
6330  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6331  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6332  *
6333  * Returns the target CPU number.
6334  *
6335  * preempt must be disabled.
6336  */
6337 static int
6338 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6339 {
6340         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6341         int cpu = smp_processor_id();
6342         int new_cpu = prev_cpu;
6343         int want_affine = 0;
6344         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6345
6346         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6347                 record_wakee(p);
6348
6349                 if (sched_energy_enabled()) {
6350                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6351                         if (new_cpu >= 0)
6352                                 return new_cpu;
6353                         new_cpu = prev_cpu;
6354                 }
6355
6356                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6357                               cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6358         }
6359
6360         rcu_read_lock();
6361         for_each_domain(cpu, tmp) {
6362                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6363                         break;
6364
6365                 /*
6366                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6367                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6368                  */
6369                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6370                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6371                         if (cpu != prev_cpu)
6372                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6373
6374                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6375                         break;
6376                 }
6377
6378                 if (tmp->flags & sd_flag)
6379                         sd = tmp;
6380                 else if (!want_affine)
6381                         break;
6382         }
6383
6384         if (unlikely(sd)) {
6385                 /* Slow path */
6386                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6387         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6388                 /* Fast path */
6389
6390                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6391
6392                 if (want_affine)
6393                         current->recent_used_cpu = cpu;
6394         }
6395         rcu_read_unlock();
6396
6397         return new_cpu;
6398 }
6399
6400 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6401
6402 /*
6403  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6404  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6405  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6406  */
6407 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6408 {
6409         /*
6410          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6411          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6412          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6413          * the task on the new runqueue.
6414          */
6415         if (p->state == TASK_WAKING) {
6416                 struct sched_entity *se = &p->se;
6417                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6418                 u64 min_vruntime;
6419
6420 #ifndef CONFIG_64BIT
6421                 u64 min_vruntime_copy;
6422
6423                 do {
6424                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6425                         smp_rmb();
6426                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6427                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6428 #else
6429                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6430 #endif
6431
6432                 se->vruntime -= min_vruntime;
6433         }
6434
6435         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6436                 /*
6437                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6438                  * rq->lock and can modify state directly.
6439                  */
6440                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6441                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6442
6443         } else {
6444                 /*
6445                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6446                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6447                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6448                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6449                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6450                  * sounds not bad.
6451                  */
6452                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6453         }
6454
6455         /* Tell new CPU we are migrated */
6456         p->se.avg.last_update_time = 0;
6457
6458         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6459         p->se.exec_start = 0;
6460
6461         update_scan_period(p, new_cpu);
6462 }
6463
6464 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6465 {
6466         remove_entity_load_avg(&p->se);
6467 }
6468
6469 static int
6470 balance_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6471 {
6472         if (rq->nr_running)
6473                 return 1;
6474
6475         return newidle_balance(rq, rf) != 0;
6476 }
6477 #endif /* CONFIG_SMP */
6478
6479 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6480 {
6481         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6482
6483         /*
6484          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6485          * to virtual-time in his units.
6486          *
6487          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6488          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6489          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6490          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6491          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6492          *
6493          * This is especially important for buddies when the leftmost
6494          * task is higher priority than the buddy.
6495          */
6496         return calc_delta_fair(gran, se);
6497 }
6498
6499 /*
6500  * Should 'se' preempt 'curr'.
6501  *
6502  *             |s1
6503  *        |s2
6504  *   |s3
6505  *         g
6506  *      |<--->|c
6507  *
6508  *  w(c, s1) = -1
6509  *  w(c, s2) =  0
6510  *  w(c, s3) =  1
6511  *
6512  */
6513 static int
6514 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6515 {
6516         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6517
6518         if (vdiff <= 0)
6519                 return -1;
6520
6521         gran = wakeup_gran(se);
6522         if (vdiff > gran)
6523                 return 1;
6524
6525         return 0;
6526 }
6527
6528 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6529 {
6530         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6531                 return;
6532
6533         for_each_sched_entity(se) {
6534                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6535                         return;
6536                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6537         }
6538 }
6539
6540 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6541 {
6542         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6543                 return;
6544
6545         for_each_sched_entity(se) {
6546                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6547                         return;
6548                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6549         }
6550 }
6551
6552 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6553 {
6554         for_each_sched_entity(se)
6555                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6556 }
6557
6558 /*
6559  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6560  */
6561 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6562 {
6563         struct task_struct *curr = rq->curr;
6564         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6565         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6566         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6567         int next_buddy_marked = 0;
6568
6569         if (unlikely(se == pse))
6570                 return;
6571
6572         /*
6573          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6574          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6575          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6576          * next-buddy nomination below.
6577          */
6578         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6579                 return;
6580
6581         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6582                 set_next_buddy(pse);
6583                 next_buddy_marked = 1;
6584         }
6585
6586         /*
6587          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6588          * wake up path.
6589          *
6590          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6591          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6592          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6593          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6594          * below.
6595          */
6596         if (test_tsk_need_resched(curr))
6597                 return;
6598
6599         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6600         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6601             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6602                 goto preempt;
6603
6604         /*
6605          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6606          * is driven by the tick):
6607          */
6608         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6609                 return;
6610
6611         find_matching_se(&se, &pse);
6612         update_curr(cfs_rq_of(se));
6613         BUG_ON(!pse);
6614         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6615                 /*
6616                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6617                  * triggering this preemption.
6618                  */
6619                 if (!next_buddy_marked)
6620                         set_next_buddy(pse);
6621                 goto preempt;
6622         }
6623
6624         return;
6625
6626 preempt:
6627         resched_curr(rq);
6628         /*
6629          * Only set the backward buddy when the current task is still
6630          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6631          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6632          * point, either of which can * drop the rq lock.
6633          *
6634          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6635          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6636          */
6637         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6638                 return;
6639
6640         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6641                 set_last_buddy(se);
6642 }
6643
6644 struct task_struct *
6645 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6646 {
6647         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6648         struct sched_entity *se;
6649         struct task_struct *p;
6650         int new_tasks;
6651
6652 again:
6653         if (!sched_fair_runnable(rq))
6654                 goto idle;
6655
6656 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6657         if (!prev || prev->sched_class != &fair_sched_class)
6658                 goto simple;
6659
6660         /*
6661          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6662          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6663          *
6664          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6665          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6666          */
6667
6668         do {
6669                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6670
6671                 /*
6672                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6673                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6674                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6675                  * forget we've ever seen it.
6676                  */
6677                 if (curr) {
6678                         if (curr->on_rq)
6679                                 update_curr(cfs_rq);
6680                         else
6681                                 curr = NULL;
6682
6683                         /*
6684                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6685                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6686                          * Therefore the nr_running test will indeed
6687                          * be correct.
6688                          */
6689                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6690                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6691
6692                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6693                                         goto idle;
6694
6695                                 goto simple;
6696                         }
6697                 }
6698
6699                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6700                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6701         } while (cfs_rq);
6702
6703         p = task_of(se);
6704
6705         /*
6706          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6707          * is a different task than we started out with, try and touch the
6708          * least amount of cfs_rqs.
6709          */
6710         if (prev != p) {
6711                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6712
6713                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6714                         int se_depth = se->depth;
6715                         int pse_depth = pse->depth;
6716
6717                         if (se_depth <= pse_depth) {
6718                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6719                                 pse = parent_entity(pse);
6720                         }
6721                         if (se_depth >= pse_depth) {
6722                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6723                                 se = parent_entity(se);
6724                         }
6725                 }
6726
6727                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6728                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6729         }
6730
6731         goto done;
6732 simple:
6733 #endif
6734         if (prev)
6735                 put_prev_task(rq, prev);
6736
6737         do {
6738                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6739                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6740                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6741         } while (cfs_rq);
6742
6743         p = task_of(se);
6744
6745 done: __maybe_unused;
6746 #ifdef CONFIG_SMP
6747         /*
6748          * Move the next running task to the front of
6749          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6750          * one.
6751          */
6752         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6753 #endif
6754
6755         if (hrtick_enabled(rq))
6756                 hrtick_start_fair(rq, p);
6757
6758         update_misfit_status(p, rq);
6759
6760         return p;
6761
6762 idle:
6763         if (!rf)
6764                 return NULL;
6765
6766         new_tasks = newidle_balance(rq, rf);
6767
6768         /*
6769          * Because newidle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6770          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6771          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6772          */
6773         if (new_tasks < 0)
6774                 return RETRY_TASK;
6775
6776         if (new_tasks > 0)
6777                 goto again;
6778
6779         /*
6780          * rq is about to be idle, check if we need to update the
6781          * lost_idle_time of clock_pelt
6782          */
6783         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
6784
6785         return NULL;
6786 }
6787
6788 static struct task_struct *__pick_next_task_fair(struct rq *rq)
6789 {
6790         return pick_next_task_fair(rq, NULL, NULL);
6791 }
6792
6793 /*
6794  * Account for a descheduled task:
6795  */
6796 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6797 {
6798         struct sched_entity *se = &prev->se;
6799         struct cfs_rq *cfs_rq;
6800
6801         for_each_sched_entity(se) {
6802                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6803                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6804         }
6805 }
6806
6807 /*
6808  * sched_yield() is very simple
6809  *
6810  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6811  */
6812 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6813 {
6814         struct task_struct *curr = rq->curr;
6815         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6816         struct sched_entity *se = &curr->se;
6817
6818         /*
6819          * Are we the only task in the tree?
6820          */
6821         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6822                 return;
6823
6824         clear_buddies(cfs_rq, se);
6825
6826         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6827                 update_rq_clock(rq);
6828                 /*
6829                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6830                  */
6831                 update_curr(cfs_rq);
6832                 /*
6833                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6834                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6835                  * and double the fastpath cost.
6836                  */
6837                 rq_clock_skip_update(rq);
6838         }
6839
6840         set_skip_buddy(se);
6841 }
6842
6843 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6844 {
6845         struct sched_entity *se = &p->se;
6846
6847         /* throttled hierarchies are not runnable */
6848         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6849                 return false;
6850
6851         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6852         set_next_buddy(se);
6853
6854         yield_task_fair(rq);
6855
6856         return true;
6857 }
6858
6859 #ifdef CONFIG_SMP
6860 /**************************************************
6861  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6862  *
6863  * BASICS
6864  *
6865  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6866  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6867  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6868  *
6869  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6870  *
6871  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6872  * W_i,0 is defined as:
6873  *
6874  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6875  *
6876  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6877  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6878  *
6879  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6880  * weight:
6881  *
6882  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6883  *
6884  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6885  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6886  * can also include other factors [XXX].
6887  *
6888  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6889  * directly from (1):
6890  *
6891  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6892  *
6893  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6894  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6895  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6896  *
6897  * [XXX expand on:
6898  *     - infeasible weights;
6899  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6900  *
6901  *
6902  * SCHED DOMAINS
6903  *
6904  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6905  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6906  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6907  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6908  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6909  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6910  * the groups.
6911  *
6912  * This yields:
6913  *
6914  *     log_2 n     1     n
6915  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6916  *     i = 0      2^i   2^i
6917  *                               `- size of each group
6918  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6919  *         |         `- freq
6920  *         `- sum over all levels
6921  *
6922  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6923  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6924  *
6925  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6926  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6927  *
6928  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6929  *
6930  *             log_2 n
6931  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6932  *             k = 0
6933  *
6934  * And you'll find that:
6935  *
6936  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6937  *
6938  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
6939  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6940  * of:
6941  *
6942  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6943  *
6944  *
6945  * WORK CONSERVING
6946  *
6947  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6948  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
6949  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6950  *
6951  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6952  * time.
6953  *
6954  * [XXX more?]
6955  *
6956  *
6957  * CGROUPS
6958  *
6959  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6960  *
6961  *                                s_k,i
6962  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6963  *                                 S_k
6964  *
6965  * Where
6966  *
6967  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6968  *
6969  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
6970  *
6971  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6972  * property.
6973  *
6974  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6975  *      rewrite all of this once again.]
6976  */
6977
6978 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6979
6980 enum fbq_type { regular, remote, all };
6981
6982 /*
6983  * group_type describes the group of CPUs at the moment of the load balance.
6984  * The enum is ordered by pulling priority, with the group with lowest priority
6985  * first so the groupe_type can be simply compared when selecting the busiest
6986  * group. see update_sd_pick_busiest().
6987  */
6988 enum group_type {
6989         group_has_spare = 0,
6990         group_fully_busy,
6991         group_misfit_task,
6992         group_asym_packing,
6993         group_imbalanced,
6994         group_overloaded
6995 };
6996
6997 enum migration_type {
6998         migrate_load = 0,
6999         migrate_util,
7000         migrate_task,
7001         migrate_misfit
7002 };
7003
7004 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7005 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7006 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7007 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7008 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7009 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7010
7011 struct lb_env {
7012         struct sched_domain     *sd;
7013
7014         struct rq               *src_rq;
7015         int                     src_cpu;
7016
7017         int                     dst_cpu;
7018         struct rq               *dst_rq;
7019
7020         struct cpumask          *dst_grpmask;
7021         int                     new_dst_cpu;
7022         enum cpu_idle_type      idle;
7023         long                    imbalance;
7024         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7025         struct cpumask          *cpus;
7026
7027         unsigned int            flags;
7028
7029         unsigned int            loop;
7030         unsigned int            loop_break;
7031         unsigned int            loop_max;
7032
7033         enum fbq_type           fbq_type;
7034         enum migration_type     migration_type;
7035         struct list_head        tasks;
7036 };
7037
7038 /*
7039  * Is this task likely cache-hot:
7040  */
7041 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7042 {
7043         s64 delta;
7044
7045         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7046
7047         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7048                 return 0;
7049
7050         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7051                 return 0;
7052
7053         /*
7054          * Buddy candidates are cache hot:
7055          */
7056         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7057                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7058                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7059                 return 1;
7060
7061         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7062                 return 1;
7063         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7064                 return 0;
7065
7066         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7067
7068         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7069 }
7070
7071 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7072 /*
7073  * Returns 1, if task migration degrades locality
7074  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7075  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7076  */
7077 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7078 {
7079         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7080         unsigned long src_weight, dst_weight;
7081         int src_nid, dst_nid, dist;
7082
7083         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7084                 return -1;
7085
7086         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7087                 return -1;
7088
7089         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7090         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7091
7092         if (src_nid == dst_nid)
7093                 return -1;
7094
7095         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7096         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7097                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7098                         return 1;
7099                 else
7100                         return -1;
7101         }
7102
7103         /* Encourage migration to the preferred node. */
7104         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7105                 return 0;
7106
7107         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7108         if (env->idle == CPU_IDLE)
7109                 return -1;
7110
7111         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7112         if (numa_group) {
7113                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7114                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7115         } else {
7116                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7117                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7118         }
7119
7120         return dst_weight < src_weight;
7121 }
7122
7123 #else
7124 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7125                                              struct lb_env *env)
7126 {
7127         return -1;
7128 }
7129 #endif
7130
7131 /*
7132  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7133  */
7134 static
7135 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7136 {
7137         int tsk_cache_hot;
7138
7139         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7140
7141         /*
7142          * We do not migrate tasks that are:
7143          * 1) throttled_lb_pair, or
7144          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7145          * 3) running (obviously), or
7146          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7147          */
7148         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7149                 return 0;
7150
7151         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7152                 int cpu;
7153
7154                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7155
7156                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7157
7158                 /*
7159                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7160                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7161                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7162                  *
7163                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7164                  * already computed one in current iteration.
7165                  */
7166                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7167                         return 0;
7168
7169                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7170                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7171                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7172                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7173                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7174                                 break;
7175                         }
7176                 }
7177
7178                 return 0;
7179         }
7180
7181         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7182         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7183
7184         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7185                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7186                 return 0;
7187         }
7188
7189         /*
7190          * Aggressive migration if:
7191          * 1) destination numa is preferred
7192          * 2) task is cache cold, or
7193          * 3) too many balance attempts have failed.
7194          */
7195         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7196         if (tsk_cache_hot == -1)
7197                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7198
7199         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7200             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7201                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7202                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7203                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7204                 }
7205                 return 1;
7206         }
7207
7208         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7209         return 0;
7210 }
7211
7212 /*
7213  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7214  */
7215 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7216 {
7217         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7218
7219         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7220         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7221 }
7222
7223 /*
7224  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7225  * part of active balancing operations within "domain".
7226  *
7227  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7228  */
7229 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7230 {
7231         struct task_struct *p;
7232
7233         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7234
7235         list_for_each_entry_reverse(p,
7236                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7237                 if (!can_migrate_task(p, env))
7238                         continue;
7239
7240                 detach_task(p, env);
7241
7242                 /*
7243                  * Right now, this is only the second place where
7244                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7245                  * so we can safely collect stats here rather than
7246                  * inside detach_tasks().
7247                  */
7248                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7249                 return p;
7250         }
7251         return NULL;
7252 }
7253
7254 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7255
7256 /*
7257  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance load/util/tasks from
7258  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7259  *
7260  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7261  */
7262 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7263 {
7264         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7265         unsigned long util, load;
7266         struct task_struct *p;
7267         int detached = 0;
7268
7269         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7270
7271         if (env->imbalance <= 0)
7272                 return 0;
7273
7274         while (!list_empty(tasks)) {
7275                 /*
7276                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7277                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7278                  */
7279                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7280                         break;
7281
7282                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7283
7284                 env->loop++;
7285                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7286                 if (env->loop > env->loop_max)
7287                         break;
7288
7289                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7290                 if (env->loop > env->loop_break) {
7291                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7292                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7293                         break;
7294                 }
7295
7296                 if (!can_migrate_task(p, env))
7297                         goto next;
7298
7299                 switch (env->migration_type) {
7300                 case migrate_load:
7301                         load = task_h_load(p);
7302
7303                         if (sched_feat(LB_MIN) &&
7304                             load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7305                                 goto next;
7306
7307                         if (load/2 > env->imbalance)
7308                                 goto next;
7309
7310                         env->imbalance -= load;
7311                         break;
7312
7313                 case migrate_util:
7314                         util = task_util_est(p);
7315
7316                         if (util > env->imbalance)
7317                                 goto next;
7318
7319                         env->imbalance -= util;
7320                         break;
7321
7322                 case migrate_task:
7323                         env->imbalance--;
7324                         break;
7325
7326                 case migrate_misfit:
7327                         /* This is not a misfit task */
7328                         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(env->src_cpu)))
7329                                 goto next;
7330
7331                         env->imbalance = 0;
7332                         break;
7333                 }
7334
7335                 detach_task(p, env);
7336                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7337
7338                 detached++;
7339
7340 #ifdef CONFIG_PREEMPTION
7341                 /*
7342                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7343                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7344                  * the critical section.
7345                  */
7346                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7347                         break;
7348 #endif
7349
7350                 /*
7351                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7352                  * load/util/tasks.
7353                  */
7354                 if (env->imbalance <= 0)
7355                         break;
7356
7357                 continue;
7358 next:
7359                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7360         }
7361
7362         /*
7363          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7364          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7365          * than inside detach_one_task().
7366          */
7367         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7368
7369         return detached;
7370 }
7371
7372 /*
7373  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7374  */
7375 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7376 {
7377         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7378
7379         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7380         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7381         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7382 }
7383
7384 /*
7385  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7386  * its new rq.
7387  */
7388 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7389 {
7390         struct rq_flags rf;
7391
7392         rq_lock(rq, &rf);
7393         update_rq_clock(rq);
7394         attach_task(rq, p);
7395         rq_unlock(rq, &rf);
7396 }
7397
7398 /*
7399  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7400  * new rq.
7401  */
7402 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7403 {
7404         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7405         struct task_struct *p;
7406         struct rq_flags rf;
7407
7408         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7409         update_rq_clock(env->dst_rq);
7410
7411         while (!list_empty(tasks)) {
7412                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7413                 list_del_init(&p->se.group_node);
7414
7415                 attach_task(env->dst_rq, p);
7416         }
7417
7418         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7419 }
7420
7421 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7422 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7423 {
7424         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7425                 return true;
7426
7427         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7428                 return true;
7429
7430         return false;
7431 }
7432
7433 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7434 {
7435         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7436                 return true;
7437
7438         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7439                 return true;
7440
7441 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7442         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7443                 return true;
7444 #endif
7445
7446         return false;
7447 }
7448
7449 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7450 {
7451         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7452
7453         if (!has_blocked)
7454                 rq->has_blocked_load = 0;
7455 }
7456 #else
7457 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7458 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7459 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7460 #endif
7461
7462 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7463
7464 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7465 {
7466         if (cfs_rq->load.weight)
7467                 return false;
7468
7469         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7470                 return false;
7471
7472         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7473                 return false;
7474
7475         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7476                 return false;
7477
7478         return true;
7479 }
7480
7481 static void update_blocked_averages(int cpu)
7482 {
7483         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7484         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7485         const struct sched_class *curr_class;
7486         struct rq_flags rf;
7487         bool done = true;
7488
7489         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7490         update_rq_clock(rq);
7491
7492         /*
7493          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7494          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7495          */
7496         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7497                 struct sched_entity *se;
7498
7499                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7500                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7501
7502                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7503                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7504                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7505                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7506
7507                 /*
7508                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7509                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7510                  */
7511                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7512                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7513
7514                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7515                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7516                         done = false;
7517         }
7518
7519         curr_class = rq->curr->sched_class;
7520         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7521         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7522         update_irq_load_avg(rq, 0);
7523         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7524         if (others_have_blocked(rq))
7525                 done = false;
7526
7527         update_blocked_load_status(rq, !done);
7528         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7529 }
7530
7531 /*
7532  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7533  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7534  * group is a fraction of its parents load.
7535  */
7536 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7537 {
7538         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7539         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7540         unsigned long now = jiffies;
7541         unsigned long load;
7542
7543         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7544                 return;
7545
7546         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7547         for_each_sched_entity(se) {
7548                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7549                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7550                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7551                         break;
7552         }
7553
7554         if (!se) {
7555                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7556                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7557         }
7558
7559         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7560                 load = cfs_rq->h_load;
7561                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7562                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7563                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7564                 cfs_rq->h_load = load;
7565                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7566         }
7567 }
7568
7569 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7570 {
7571         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7572
7573         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7574         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7575                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7576 }
7577 #else
7578 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7579 {
7580         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7581         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7582         const struct sched_class *curr_class;
7583         struct rq_flags rf;
7584
7585         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7586         update_rq_clock(rq);
7587         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7588
7589         curr_class = rq->curr->sched_class;
7590         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7591         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7592         update_irq_load_avg(rq, 0);
7593         update_blocked_load_status(rq, cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) || others_have_blocked(rq));
7594         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7595 }
7596
7597 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7598 {
7599         return p->se.avg.load_avg;
7600 }
7601 #endif
7602
7603 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7604
7605 /*
7606  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7607  */
7608 struct sg_lb_stats {
7609         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7610         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7611         unsigned long group_capacity;
7612         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7613         unsigned int sum_nr_running; /* Nr of tasks running in the group */
7614         unsigned int sum_h_nr_running; /* Nr of CFS tasks running in the group */
7615         unsigned int idle_cpus;
7616         unsigned int group_weight;
7617         enum group_type group_type;
7618         unsigned int group_asym_packing; /* Tasks should be moved to preferred CPU */
7619         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7620 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7621         unsigned int nr_numa_running;
7622         unsigned int nr_preferred_running;
7623 #endif
7624 };
7625
7626 /*
7627  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7628  *               during load balancing.
7629  */
7630 struct sd_lb_stats {
7631         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7632         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7633         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7634         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7635         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7636         unsigned int prefer_sibling; /* tasks should go to sibling first */
7637
7638         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7639         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7640 };
7641
7642 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7643 {
7644         /*
7645          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7646          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7647          * We must however set busiest_stat::group_type and
7648          * busiest_stat::idle_cpus to the worst busiest group because
7649          * update_sd_pick_busiest() reads these before assignment.
7650          */
7651         *sds = (struct sd_lb_stats){
7652                 .busiest = NULL,
7653                 .local = NULL,
7654                 .total_load = 0UL,
7655                 .total_capacity = 0UL,
7656                 .busiest_stat = {
7657                         .idle_cpus = UINT_MAX,
7658                         .group_type = group_has_spare,
7659                 },
7660         };
7661 }
7662
7663 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7664 {
7665         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7666         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7667         unsigned long used, free;
7668         unsigned long irq;
7669
7670         irq = cpu_util_irq(rq);
7671
7672         if (unlikely(irq >= max))
7673                 return 1;
7674
7675         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7676         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7677
7678         if (unlikely(used >= max))
7679                 return 1;
7680
7681         free = max - used;
7682
7683         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7684 }
7685
7686 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7687 {
7688         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7689         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7690
7691         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7692
7693         if (!capacity)
7694                 capacity = 1;
7695
7696         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7697         sdg->sgc->capacity = capacity;
7698         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7699         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7700 }
7701
7702 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7703 {
7704         struct sched_domain *child = sd->child;
7705         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7706         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7707         unsigned long interval;
7708
7709         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7710         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7711         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7712
7713         if (!child) {
7714                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7715                 return;
7716         }
7717
7718         capacity = 0;
7719         min_capacity = ULONG_MAX;
7720         max_capacity = 0;
7721
7722         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7723                 /*
7724                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7725                  * span the current group.
7726                  */
7727
7728                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7729                         struct sched_group_capacity *sgc;
7730                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7731
7732                         /*
7733                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7734                          * gets here before we've attached the domains to the
7735                          * runqueues.
7736                          *
7737                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7738                          * in update_cpu_capacity().
7739                          *
7740                          * This avoids capacity from being 0 and
7741                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7742                          */
7743                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7744                                 capacity += capacity_of(cpu);
7745                         } else {
7746                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7747                                 capacity += sgc->capacity;
7748                         }
7749
7750                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7751                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7752                 }
7753         } else  {
7754                 /*
7755                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7756                  * span the current group.
7757                  */
7758
7759                 group = child->groups;
7760                 do {
7761                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7762
7763                         capacity += sgc->capacity;
7764                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7765                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7766                         group = group->next;
7767                 } while (group != child->groups);
7768         }
7769
7770         sdg->sgc->capacity = capacity;
7771         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7772         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7773 }
7774
7775 /*
7776  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7777  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7778  * Return true is the capacity is reduced
7779  */
7780 static inline int
7781 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7782 {
7783         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7784                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7785 }
7786
7787 /*
7788  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
7789  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
7790  * the task's current CPU is heavily pressured.
7791  */
7792 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7793 {
7794         return rq->misfit_task_load &&
7795                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
7796                  check_cpu_capacity(rq, sd));
7797 }
7798
7799 /*
7800  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7801  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
7802  *
7803  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7804  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7805  * Something like:
7806  *
7807  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7808  *              *     * * *
7809  *
7810  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7811  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7812  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7813  *
7814  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7815  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7816  * moving tasks due to affinity constraints.
7817  *
7818  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7819  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7820  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7821  * to create an effective group imbalance.
7822  *
7823  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7824  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7825  * subtle and fragile situation.
7826  */
7827
7828 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7829 {
7830         return group->sgc->imbalance;
7831 }
7832
7833 /*
7834  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7835  * be used by some tasks.
7836  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7837  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7838  * available capacity for CFS tasks.
7839  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7840  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7841  * capacity in meaningful for the load balancer.
7842  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7843  * any benefit for the load balance.
7844  */
7845 static inline bool
7846 group_has_capacity(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
7847 {
7848         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7849                 return true;
7850
7851         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7852                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
7853                 return true;
7854
7855         return false;
7856 }
7857
7858 /*
7859  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7860  *  handle.
7861  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7862  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7863  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7864  *  false.
7865  */
7866 static inline bool
7867 group_is_overloaded(unsigned int imbalance_pct, struct sg_lb_stats *sgs)
7868 {
7869         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7870                 return false;
7871
7872         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7873                         (sgs->group_util * imbalance_pct))
7874                 return true;
7875
7876         return false;
7877 }
7878
7879 /*
7880  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7881  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7882  */
7883 static inline bool
7884 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7885 {
7886         return fits_capacity(sg->sgc->min_capacity, ref->sgc->min_capacity);
7887 }
7888
7889 /*
7890  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7891  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
7892  */
7893 static inline bool
7894 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7895 {
7896         return fits_capacity(sg->sgc->max_capacity, ref->sgc->max_capacity);
7897 }
7898
7899 static inline enum
7900 group_type group_classify(unsigned int imbalance_pct,
7901                           struct sched_group *group,
7902                           struct sg_lb_stats *sgs)
7903 {
7904         if (group_is_overloaded(imbalance_pct, sgs))
7905                 return group_overloaded;
7906
7907         if (sg_imbalanced(group))
7908                 return group_imbalanced;
7909
7910         if (sgs->group_asym_packing)
7911                 return group_asym_packing;
7912
7913         if (sgs->group_misfit_task_load)
7914                 return group_misfit_task;
7915
7916         if (!group_has_capacity(imbalance_pct, sgs))
7917                 return group_fully_busy;
7918
7919         return group_has_spare;
7920 }
7921
7922 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7923 {
7924 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7925         unsigned int cpu = rq->cpu;
7926
7927         if (!rq->has_blocked_load)
7928                 return false;
7929
7930         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7931                 return false;
7932
7933         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7934                 return true;
7935
7936         update_blocked_averages(cpu);
7937
7938         return rq->has_blocked_load;
7939 #else
7940         return false;
7941 #endif
7942 }
7943
7944 /**
7945  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7946  * @env: The load balancing environment.
7947  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7948  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7949  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
7950  */
7951 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7952                                       struct sched_group *group,
7953                                       struct sg_lb_stats *sgs,
7954                                       int *sg_status)
7955 {
7956         int i, nr_running, local_group;
7957
7958         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7959
7960         local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
7961
7962         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7963                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7964
7965                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7966                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7967
7968                 sgs->group_load += cpu_load(rq);
7969                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7970                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7971
7972                 nr_running = rq->nr_running;
7973                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
7974
7975                 if (nr_running > 1)
7976                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
7977
7978                 if (cpu_overutilized(i))
7979                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
7980
7981 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7982                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7983                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7984 #endif
7985                 /*
7986                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7987                  */
7988                 if (!nr_running && idle_cpu(i)) {
7989                         sgs->idle_cpus++;
7990                         /* Idle cpu can't have misfit task */
7991                         continue;
7992                 }
7993
7994                 if (local_group)
7995                         continue;
7996
7997                 /* Check for a misfit task on the cpu */
7998                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
7999                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8000                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8001                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8002                 }
8003         }
8004
8005         /* Check if dst CPU is idle and preferred to this group */
8006         if (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING &&
8007             env->idle != CPU_NOT_IDLE &&
8008             sgs->sum_h_nr_running &&
8009             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, group->asym_prefer_cpu)) {
8010                 sgs->group_asym_packing = 1;
8011         }
8012
8013         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8014
8015         sgs->group_weight = group->group_weight;
8016
8017         sgs->group_type = group_classify(env->sd->imbalance_pct, group, sgs);
8018
8019         /* Computing avg_load makes sense only when group is overloaded */
8020         if (sgs->group_type == group_overloaded)
8021                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8022                                 sgs->group_capacity;
8023 }
8024
8025 /**
8026  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8027  * @env: The load balancing environment.
8028  * @sds: sched_domain statistics
8029  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8030  * @sgs: sched_group statistics
8031  *
8032  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8033  * busiest group.
8034  *
8035  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8036  * busiest group. %false otherwise.
8037  */
8038 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8039                                    struct sd_lb_stats *sds,
8040                                    struct sched_group *sg,
8041                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8042 {
8043         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8044
8045         /* Make sure that there is at least one task to pull */
8046         if (!sgs->sum_h_nr_running)
8047                 return false;
8048
8049         /*
8050          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8051          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8052          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8053          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8054          */
8055         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8056             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8057              sds->local_stat.group_type != group_has_spare))
8058                 return false;
8059
8060         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8061                 return true;
8062
8063         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8064                 return false;
8065
8066         /*
8067          * The candidate and the current busiest group are the same type of
8068          * group. Let check which one is the busiest according to the type.
8069          */
8070
8071         switch (sgs->group_type) {
8072         case group_overloaded:
8073                 /* Select the overloaded group with highest avg_load. */
8074                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8075                         return false;
8076                 break;
8077
8078         case group_imbalanced:
8079                 /*
8080                  * Select the 1st imbalanced group as we don't have any way to
8081                  * choose one more than another.
8082                  */
8083                 return false;
8084
8085         case group_asym_packing:
8086                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8087                 if (sched_asym_prefer(sg->asym_prefer_cpu, sds->busiest->asym_prefer_cpu))
8088                         return false;
8089                 break;
8090
8091         case group_misfit_task:
8092                 /*
8093                  * If we have more than one misfit sg go with the biggest
8094                  * misfit.
8095                  */
8096                 if (sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8097                         return false;
8098                 break;
8099
8100         case group_fully_busy:
8101                 /*
8102                  * Select the fully busy group with highest avg_load. In
8103                  * theory, there is no need to pull task from such kind of
8104                  * group because tasks have all compute capacity that they need
8105                  * but we can still improve the overall throughput by reducing
8106                  * contention when accessing shared HW resources.
8107                  *
8108                  * XXX for now avg_load is not computed and always 0 so we
8109                  * select the 1st one.
8110                  */
8111                 if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8112                         return false;
8113                 break;
8114
8115         case group_has_spare:
8116                 /*
8117                  * Select not overloaded group with lowest number of
8118                  * idle cpus. We could also compare the spare capacity
8119                  * which is more stable but it can end up that the
8120                  * group has less spare capacity but finally more idle
8121                  * CPUs which means less opportunity to pull tasks.
8122                  */
8123                 if (sgs->idle_cpus >= busiest->idle_cpus)
8124                         return false;
8125                 break;
8126         }
8127
8128         /*
8129          * Candidate sg has no more than one task per CPU and has higher
8130          * per-CPU capacity. Migrating tasks to less capable CPUs may harm
8131          * throughput. Maximize throughput, power/energy consequences are not
8132          * considered.
8133          */
8134         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY) &&
8135             (sgs->group_type <= group_fully_busy) &&
8136             (group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg)))
8137                 return false;
8138
8139         return true;
8140 }
8141
8142 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8143 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8144 {
8145         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8146                 return regular;
8147         if (sgs->sum_h_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8148                 return remote;
8149         return all;
8150 }
8151
8152 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8153 {
8154         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8155                 return regular;
8156         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8157                 return remote;
8158         return all;
8159 }
8160 #else
8161 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8162 {
8163         return all;
8164 }
8165
8166 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8167 {
8168         return regular;
8169 }
8170 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8171
8172
8173 struct sg_lb_stats;
8174
8175 /*
8176  * task_running_on_cpu - return 1 if @p is running on @cpu.
8177  */
8178
8179 static unsigned int task_running_on_cpu(int cpu, struct task_struct *p)
8180 {
8181         /* Task has no contribution or is new */
8182         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
8183                 return 0;
8184
8185         if (task_on_rq_queued(p))
8186                 return 1;
8187
8188         return 0;
8189 }
8190
8191 /**
8192  * idle_cpu_without - would a given CPU be idle without p ?
8193  * @cpu: the processor on which idleness is tested.
8194  * @p: task which should be ignored.
8195  *
8196  * Return: 1 if the CPU would be idle. 0 otherwise.
8197  */
8198 static int idle_cpu_without(int cpu, struct task_struct *p)
8199 {
8200         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8201
8202         if (rq->curr != rq->idle && rq->curr != p)
8203                 return 0;
8204
8205         /*
8206          * rq->nr_running can't be used but an updated version without the
8207          * impact of p on cpu must be used instead. The updated nr_running
8208          * be computed and tested before calling idle_cpu_without().
8209          */
8210
8211 #ifdef CONFIG_SMP
8212         if (!llist_empty(&rq->wake_list))
8213                 return 0;
8214 #endif
8215
8216         return 1;
8217 }
8218
8219 /*
8220  * update_sg_wakeup_stats - Update sched_group's statistics for wakeup.
8221  * @sd: The sched_domain level to look for idlest group.
8222  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8223  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8224  * @p: The task for which we look for the idlest group/CPU.
8225  */
8226 static inline void update_sg_wakeup_stats(struct sched_domain *sd,
8227                                           struct sched_group *group,
8228                                           struct sg_lb_stats *sgs,
8229                                           struct task_struct *p)
8230 {
8231         int i, nr_running;
8232
8233         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8234
8235         for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
8236                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8237                 unsigned int local;
8238
8239                 sgs->group_load += cpu_load_without(rq, p);
8240                 sgs->group_util += cpu_util_without(i, p);
8241                 local = task_running_on_cpu(i, p);
8242                 sgs->sum_h_nr_running += rq->cfs.h_nr_running - local;
8243
8244                 nr_running = rq->nr_running - local;
8245                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
8246
8247                 /*
8248                  * No need to call idle_cpu_without() if nr_running is not 0
8249                  */
8250                 if (!nr_running && idle_cpu_without(i, p))
8251                         sgs->idle_cpus++;
8252
8253         }
8254
8255         /* Check if task fits in the group */
8256         if (sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8257             !task_fits_capacity(p, group->sgc->max_capacity)) {
8258                 sgs->group_misfit_task_load = 1;
8259         }
8260
8261         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8262
8263         sgs->group_type = group_classify(sd->imbalance_pct, group, sgs);
8264
8265         /*
8266          * Computing avg_load makes sense only when group is fully busy or
8267          * overloaded
8268          */
8269         if (sgs->group_type < group_fully_busy)
8270                 sgs->avg_load = (sgs->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8271                                 sgs->group_capacity;
8272 }
8273
8274 static bool update_pick_idlest(struct sched_group *idlest,
8275                                struct sg_lb_stats *idlest_sgs,
8276                                struct sched_group *group,
8277                                struct sg_lb_stats *sgs)
8278 {
8279         if (sgs->group_type < idlest_sgs->group_type)
8280                 return true;
8281
8282         if (sgs->group_type > idlest_sgs->group_type)
8283                 return false;
8284
8285         /*
8286          * The candidate and the current idlest group are the same type of
8287          * group. Let check which one is the idlest according to the type.
8288          */
8289
8290         switch (sgs->group_type) {
8291         case group_overloaded:
8292         case group_fully_busy:
8293                 /* Select the group with lowest avg_load. */
8294                 if (idlest_sgs->avg_load <= sgs->avg_load)
8295                         return false;
8296                 break;
8297
8298         case group_imbalanced:
8299         case group_asym_packing:
8300                 /* Those types are not used in the slow wakeup path */
8301                 return false;
8302
8303         case group_misfit_task:
8304                 /* Select group with the highest max capacity */
8305                 if (idlest->sgc->max_capacity >= group->sgc->max_capacity)
8306                         return false;
8307                 break;
8308
8309         case group_has_spare:
8310                 /* Select group with most idle CPUs */
8311                 if (idlest_sgs->idle_cpus >= sgs->idle_cpus)
8312                         return false;
8313                 break;
8314         }
8315
8316         return true;
8317 }
8318
8319 /*
8320  * find_idlest_group() finds and returns the least busy CPU group within the
8321  * domain.
8322  *
8323  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
8324  */
8325 static struct sched_group *
8326 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
8327                   int this_cpu, int sd_flag)
8328 {
8329         struct sched_group *idlest = NULL, *local = NULL, *group = sd->groups;
8330         struct sg_lb_stats local_sgs, tmp_sgs;
8331         struct sg_lb_stats *sgs;
8332         unsigned long imbalance;
8333         struct sg_lb_stats idlest_sgs = {
8334                         .avg_load = UINT_MAX,
8335                         .group_type = group_overloaded,
8336         };
8337
8338         imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
8339                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
8340
8341         do {
8342                 int local_group;
8343
8344                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
8345                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
8346                                         p->cpus_ptr))
8347                         continue;
8348
8349                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
8350                                                sched_group_span(group));
8351
8352                 if (local_group) {
8353                         sgs = &local_sgs;
8354                         local = group;
8355                 } else {
8356                         sgs = &tmp_sgs;
8357                 }
8358
8359                 update_sg_wakeup_stats(sd, group, sgs, p);
8360
8361                 if (!local_group && update_pick_idlest(idlest, &idlest_sgs, group, sgs)) {
8362                         idlest = group;
8363                         idlest_sgs = *sgs;
8364                 }
8365
8366         } while (group = group->next, group != sd->groups);
8367
8368
8369         /* There is no idlest group to push tasks to */
8370         if (!idlest)
8371                 return NULL;
8372
8373         /*
8374          * If the local group is idler than the selected idlest group
8375          * don't try and push the task.
8376          */
8377         if (local_sgs.group_type < idlest_sgs.group_type)
8378                 return NULL;
8379
8380         /*
8381          * If the local group is busier than the selected idlest group
8382          * try and push the task.
8383          */
8384         if (local_sgs.group_type > idlest_sgs.group_type)
8385                 return idlest;
8386
8387         switch (local_sgs.group_type) {
8388         case group_overloaded:
8389         case group_fully_busy:
8390                 /*
8391                  * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for
8392                  * the local domain to be very lightly loaded relative to the
8393                  * remote domains but "imbalance" skews the comparison making
8394                  * remote CPUs look much more favourable. When considering
8395                  * cross-domain, add imbalance to the load on the remote node
8396                  * and consider staying local.
8397                  */
8398
8399                 if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
8400                     ((idlest_sgs.avg_load + imbalance) >= local_sgs.avg_load))
8401                         return NULL;
8402
8403                 /*
8404                  * If the local group is less loaded than the selected
8405                  * idlest group don't try and push any tasks.
8406                  */
8407                 if (idlest_sgs.avg_load >= (local_sgs.avg_load + imbalance))
8408                         return NULL;
8409
8410                 if (100 * local_sgs.avg_load <= sd->imbalance_pct * idlest_sgs.avg_load)
8411                         return NULL;
8412                 break;
8413
8414         case group_imbalanced:
8415         case group_asym_packing:
8416                 /* Those type are not used in the slow wakeup path */
8417                 return NULL;
8418
8419         case group_misfit_task:
8420                 /* Select group with the highest max capacity */
8421                 if (local->sgc->max_capacity >= idlest->sgc->max_capacity)
8422                         return NULL;
8423                 break;
8424
8425         case group_has_spare:
8426                 if (sd->flags & SD_NUMA) {
8427 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8428                         int idlest_cpu;
8429                         /*
8430                          * If there is spare capacity at NUMA, try to select
8431                          * the preferred node
8432                          */
8433                         if (cpu_to_node(this_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8434                                 return NULL;
8435
8436                         idlest_cpu = cpumask_first(sched_group_span(idlest));
8437                         if (cpu_to_node(idlest_cpu) == p->numa_preferred_nid)
8438                                 return idlest;
8439 #endif
8440                         /*
8441                          * Otherwise, keep the task on this node to stay close
8442                          * its wakeup source and improve locality. If there is
8443                          * a real need of migration, periodic load balance will
8444                          * take care of it.
8445                          */
8446                         if (local_sgs.idle_cpus)
8447                                 return NULL;
8448                 }
8449
8450                 /*
8451                  * Select group with highest number of idle CPUs. We could also
8452                  * compare the utilization which is more stable but it can end
8453                  * up that the group has less spare capacity but finally more
8454                  * idle CPUs which means more opportunity to run task.
8455                  */
8456                 if (local_sgs.idle_cpus >= idlest_sgs.idle_cpus)
8457                         return NULL;
8458                 break;
8459         }
8460
8461         return idlest;
8462 }
8463
8464 /**
8465  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8466  * @env: The load balancing environment.
8467  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8468  */
8469
8470 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8471 {
8472         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8473         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8474         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8475         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8476         int sg_status = 0;
8477
8478 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8479         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8480                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8481 #endif
8482
8483         do {
8484                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8485                 int local_group;
8486
8487                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8488                 if (local_group) {
8489                         sds->local = sg;
8490                         sgs = local;
8491
8492                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8493                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8494                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8495                 }
8496
8497                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8498
8499                 if (local_group)
8500                         goto next_group;
8501
8502
8503                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8504                         sds->busiest = sg;
8505                         sds->busiest_stat = *sgs;
8506                 }
8507
8508 next_group:
8509                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8510                 sds->total_load += sgs->group_load;
8511                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8512
8513                 sg = sg->next;
8514         } while (sg != env->sd->groups);
8515
8516         /* Tag domain that child domain prefers tasks go to siblings first */
8517         sds->prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8518
8519 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8520         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8521             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8522
8523                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8524                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8525         }
8526 #endif
8527
8528         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8529                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8530
8531         if (!env->sd->parent) {
8532                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8533
8534                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8535                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8536
8537                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8538                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8539                 trace_sched_overutilized_tp(rd, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8540         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8541                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8542
8543                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8544                 trace_sched_overutilized_tp(rd, SG_OVERUTILIZED);
8545         }
8546 }
8547
8548 /**
8549  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8550  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8551  * @env: load balance environment
8552  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8553  */
8554 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8555 {
8556         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8557
8558         local = &sds->local_stat;
8559         busiest = &sds->busiest_stat;
8560
8561         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8562                 /* Set imbalance to allow misfit tasks to be balanced. */
8563                 env->migration_type = migrate_misfit;
8564                 env->imbalance = 1;
8565                 return;
8566         }
8567
8568         if (busiest->group_type == group_asym_packing) {
8569                 /*
8570                  * In case of asym capacity, we will try to migrate all load to
8571                  * the preferred CPU.
8572                  */
8573                 env->migration_type = migrate_task;
8574                 env->imbalance = busiest->sum_h_nr_running;
8575                 return;
8576         }
8577
8578         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8579                 /*
8580                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8581                  * to ensure CPU-load equilibrium, try to move any task to fix
8582                  * the imbalance. The next load balance will take care of
8583                  * balancing back the system.
8584                  */
8585                 env->migration_type = migrate_task;
8586                 env->imbalance = 1;
8587                 return;
8588         }
8589
8590         /*
8591          * Try to use spare capacity of local group without overloading it or
8592          * emptying busiest
8593          */
8594         if (local->group_type == group_has_spare) {
8595                 if (busiest->group_type > group_fully_busy) {
8596                         /*
8597                          * If busiest is overloaded, try to fill spare
8598                          * capacity. This might end up creating spare capacity
8599                          * in busiest or busiest still being overloaded but
8600                          * there is no simple way to directly compute the
8601                          * amount of load to migrate in order to balance the
8602                          * system.
8603                          */
8604                         env->migration_type = migrate_util;
8605                         env->imbalance = max(local->group_capacity, local->group_util) -
8606                                          local->group_util;
8607
8608                         /*
8609                          * In some cases, the group's utilization is max or even
8610                          * higher than capacity because of migrations but the
8611                          * local CPU is (newly) idle. There is at least one
8612                          * waiting task in this overloaded busiest group. Let's
8613                          * try to pull it.
8614                          */
8615                         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->imbalance == 0) {
8616                                 env->migration_type = migrate_task;
8617                                 env->imbalance = 1;
8618                         }
8619
8620                         return;
8621                 }
8622
8623                 if (busiest->group_weight == 1 || sds->prefer_sibling) {
8624                         unsigned int nr_diff = busiest->sum_nr_running;
8625                         /*
8626                          * When prefer sibling, evenly spread running tasks on
8627                          * groups.
8628                          */
8629                         env->migration_type = migrate_task;
8630                         lsub_positive(&nr_diff, local->sum_nr_running);
8631                         env->imbalance = nr_diff >> 1;
8632                         return;
8633                 }
8634
8635                 /*
8636                  * If there is no overload, we just want to even the number of
8637                  * idle cpus.
8638                  */
8639                 env->migration_type = migrate_task;
8640                 env->imbalance = max_t(long, 0, (local->idle_cpus -
8641                                                  busiest->idle_cpus) >> 1);
8642                 return;
8643         }
8644
8645         /*
8646          * Local is fully busy but has to take more load to relieve the
8647          * busiest group
8648          */
8649         if (local->group_type < group_overloaded) {
8650                 /*
8651                  * Local will become overloaded so the avg_load metrics are
8652                  * finally needed.
8653                  */
8654
8655                 local->avg_load = (local->group_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8656                                   local->group_capacity;
8657
8658                 sds->avg_load = (sds->total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8659                                 sds->total_capacity;
8660         }
8661
8662         /*
8663          * Both group are or will become overloaded and we're trying to get all
8664          * the CPUs to the average_load, so we don't want to push ourselves
8665          * above the average load, nor do we wish to reduce the max loaded CPU
8666          * below the average load. At the same time, we also don't want to
8667          * reduce the group load below the group capacity. Thus we look for
8668          * the minimum possible imbalance.
8669          */
8670         env->migration_type = migrate_load;
8671         env->imbalance = min(
8672                 (busiest->avg_load - sds->avg_load) * busiest->group_capacity,
8673                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8674         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8675 }
8676
8677 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8678
8679 /*
8680  * Decision matrix according to the local and busiest group type:
8681  *
8682  * busiest \ local has_spare fully_busy misfit asym imbalanced overloaded
8683  * has_spare        nr_idle   balanced   N/A    N/A  balanced   balanced
8684  * fully_busy       nr_idle   nr_idle    N/A    N/A  balanced   balanced
8685  * misfit_task      force     N/A        N/A    N/A  force      force
8686  * asym_packing     force     force      N/A    N/A  force      force
8687  * imbalanced       force     force      N/A    N/A  force      force
8688  * overloaded       force     force      N/A    N/A  force      avg_load
8689  *
8690  * N/A :      Not Applicable because already filtered while updating
8691  *            statistics.
8692  * balanced : The system is balanced for these 2 groups.
8693  * force :    Calculate the imbalance as load migration is probably needed.
8694  * avg_load : Only if imbalance is significant enough.
8695  * nr_idle :  dst_cpu is not busy and the number of idle CPUs is quite
8696  *            different in groups.
8697  */
8698
8699 /**
8700  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8701  * if there is an imbalance.
8702  *
8703  * Also calculates the amount of runnable load which should be moved
8704  * to restore balance.
8705  *
8706  * @env: The load balancing environment.
8707  *
8708  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8709  */
8710 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8711 {
8712         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8713         struct sd_lb_stats sds;
8714
8715         init_sd_lb_stats(&sds);
8716
8717         /*
8718          * Compute the various statistics relevant for load balancing at
8719          * this level.
8720          */
8721         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8722
8723         if (sched_energy_enabled()) {
8724                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8725
8726                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8727                         goto out_balanced;
8728         }
8729
8730         local = &sds.local_stat;
8731         busiest = &sds.busiest_stat;
8732
8733         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8734         if (!sds.busiest)
8735                 goto out_balanced;
8736
8737         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8738         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8739                 goto force_balance;
8740
8741         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8742         if (busiest->group_type == group_asym_packing)
8743                 goto force_balance;
8744
8745         /*
8746          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8747          * work because they assume all things are equal, which typically
8748          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
8749          */
8750         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8751                 goto force_balance;
8752
8753         /*
8754          * If the local group is busier than the selected busiest group
8755          * don't try and pull any tasks.
8756          */
8757         if (local->group_type > busiest->group_type)
8758                 goto out_balanced;
8759
8760         /*
8761          * When groups are overloaded, use the avg_load to ensure fairness
8762          * between tasks.
8763          */
8764         if (local->group_type == group_overloaded) {
8765                 /*
8766                  * If the local group is more loaded than the selected
8767                  * busiest group don't try to pull any tasks.
8768                  */
8769                 if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8770                         goto out_balanced;
8771
8772                 /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8773                 sds.avg_load = (sds.total_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8774                                 sds.total_capacity;
8775
8776                 /*
8777                  * Don't pull any tasks if this group is already above the
8778                  * domain average load.
8779                  */
8780                 if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8781                         goto out_balanced;
8782
8783                 /*
8784                  * If the busiest group is more loaded, use imbalance_pct to be
8785                  * conservative.
8786                  */
8787                 if (100 * busiest->avg_load <=
8788                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8789                         goto out_balanced;
8790         }
8791
8792         /* Try to move all excess tasks to child's sibling domain */
8793         if (sds.prefer_sibling && local->group_type == group_has_spare &&
8794             busiest->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)
8795                 goto force_balance;
8796
8797         if (busiest->group_type != group_overloaded) {
8798                 if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8799                         /*
8800                          * If the busiest group is not overloaded (and as a
8801                          * result the local one too) but this CPU is already
8802                          * busy, let another idle CPU try to pull task.
8803                          */
8804                         goto out_balanced;
8805
8806                 if (busiest->group_weight > 1 &&
8807                     local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1))
8808                         /*
8809                          * If the busiest group is not overloaded
8810                          * and there is no imbalance between this and busiest
8811                          * group wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance
8812                          * becomes significant if the diff is greater than 1
8813                          * otherwise we might end up to just move the imbalance
8814                          * on another group. Of course this applies only if
8815                          * there is more than 1 CPU per group.
8816                          */
8817                         goto out_balanced;
8818
8819                 if (busiest->sum_h_nr_running == 1)
8820                         /*
8821                          * busiest doesn't have any tasks waiting to run
8822                          */
8823                         goto out_balanced;
8824         }
8825
8826 force_balance:
8827         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8828         calculate_imbalance(env, &sds);
8829         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8830
8831 out_balanced:
8832         env->imbalance = 0;
8833         return NULL;
8834 }
8835
8836 /*
8837  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8838  */
8839 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8840                                      struct sched_group *group)
8841 {
8842         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8843         unsigned long busiest_util = 0, busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8844         unsigned int busiest_nr = 0;
8845         int i;
8846
8847         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8848                 unsigned long capacity, load, util;
8849                 unsigned int nr_running;
8850                 enum fbq_type rt;
8851
8852                 rq = cpu_rq(i);
8853                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8854
8855                 /*
8856                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8857                  *  - regular: there are !numa tasks
8858                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8859                  *  - all:     there is no distinction
8860                  *
8861                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8862                  * ignore those when there's better options.
8863                  *
8864                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8865                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8866                  * queue by moving tasks around inside the node.
8867                  *
8868                  * If we cannot move enough load due to this classification
8869                  * the next pass will adjust the group classification and
8870                  * allow migration of more tasks.
8871                  *
8872                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8873                  */
8874                 if (rt > env->fbq_type)
8875                         continue;
8876
8877                 capacity = capacity_of(i);
8878                 nr_running = rq->cfs.h_nr_running;
8879
8880                 /*
8881                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8882                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8883                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8884                  * average load.
8885                  */
8886                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8887                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8888                     nr_running == 1)
8889                         continue;
8890
8891                 switch (env->migration_type) {
8892                 case migrate_load:
8893                         /*
8894                          * When comparing with load imbalance, use cpu_load()
8895                          * which is not scaled with the CPU capacity.
8896                          */
8897                         load = cpu_load(rq);
8898
8899                         if (nr_running == 1 && load > env->imbalance &&
8900                             !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8901                                 break;
8902
8903                         /*
8904                          * For the load comparisons with the other CPUs,
8905                          * consider the cpu_load() scaled with the CPU
8906                          * capacity, so that the load can be moved away
8907                          * from the CPU that is potentially running at a
8908                          * lower capacity.
8909                          *
8910                          * Thus we're looking for max(load_i / capacity_i),
8911                          * crosswise multiplication to rid ourselves of the
8912                          * division works out to:
8913                          * load_i * capacity_j > load_j * capacity_i;
8914                          * where j is our previous maximum.
8915                          */
8916                         if (load * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8917                                 busiest_load = load;
8918                                 busiest_capacity = capacity;
8919                                 busiest = rq;
8920                         }
8921                         break;
8922
8923                 case migrate_util:
8924                         util = cpu_util(cpu_of(rq));
8925
8926                         if (busiest_util < util) {
8927                                 busiest_util = util;
8928                                 busiest = rq;
8929                         }
8930                         break;
8931
8932                 case migrate_task:
8933                         if (busiest_nr < nr_running) {
8934                                 busiest_nr = nr_running;
8935                                 busiest = rq;
8936                         }
8937                         break;
8938
8939                 case migrate_misfit:
8940                         /*
8941                          * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we
8942                          * simply seek the "biggest" misfit task.
8943                          */
8944                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8945                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8946                                 busiest = rq;
8947                         }
8948
8949                         break;
8950
8951                 }
8952         }
8953
8954         return busiest;
8955 }
8956
8957 /*
8958  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8959  * so long as it is large enough.
8960  */
8961 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8962
8963 static inline bool
8964 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8965 {
8966         /*
8967          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8968          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8969          * highest priority CPUs.
8970          */
8971         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8972                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8973 }
8974
8975 static inline bool
8976 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8977 {
8978         struct sched_domain *sd = env->sd;
8979
8980         if (asym_active_balance(env))
8981                 return 1;
8982
8983         /*
8984          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8985          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8986          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8987          * available on dst_cpu.
8988          */
8989         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8990             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8991                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8992                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8993                         return 1;
8994         }
8995
8996         if (env->migration_type == migrate_misfit)
8997                 return 1;
8998
8999         return 0;
9000 }
9001
9002 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
9003 {
9004         struct sched_domain *sd = env->sd;
9005
9006         if (voluntary_active_balance(env))
9007                 return 1;
9008
9009         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
9010 }
9011
9012 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
9013
9014 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
9015 {
9016         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
9017         int cpu, balance_cpu = -1;
9018
9019         /*
9020          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
9021          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
9022          */
9023         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
9024                 return 0;
9025
9026         /*
9027          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
9028          * to do the newly idle load balance.
9029          */
9030         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9031                 return 1;
9032
9033         /* Try to find first idle CPU */
9034         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
9035                 if (!idle_cpu(cpu))
9036                         continue;
9037
9038                 balance_cpu = cpu;
9039                 break;
9040         }
9041
9042         if (balance_cpu == -1)
9043                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
9044
9045         /*
9046          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
9047          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
9048          */
9049         return balance_cpu == env->dst_cpu;
9050 }
9051
9052 /*
9053  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
9054  * tasks if there is an imbalance.
9055  */
9056 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
9057                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
9058                         int *continue_balancing)
9059 {
9060         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
9061         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
9062         struct sched_group *group;
9063         struct rq *busiest;
9064         struct rq_flags rf;
9065         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9066
9067         struct lb_env env = {
9068                 .sd             = sd,
9069                 .dst_cpu        = this_cpu,
9070                 .dst_rq         = this_rq,
9071                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9072                 .idle           = idle,
9073                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9074                 .cpus           = cpus,
9075                 .fbq_type       = all,
9076                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9077         };
9078
9079         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9080
9081         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9082
9083 redo:
9084         if (!should_we_balance(&env)) {
9085                 *continue_balancing = 0;
9086                 goto out_balanced;
9087         }
9088
9089         group = find_busiest_group(&env);
9090         if (!group) {
9091                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9092                 goto out_balanced;
9093         }
9094
9095         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9096         if (!busiest) {
9097                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9098                 goto out_balanced;
9099         }
9100
9101         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9102
9103         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9104
9105         env.src_cpu = busiest->cpu;
9106         env.src_rq = busiest;
9107
9108         ld_moved = 0;
9109         if (busiest->nr_running > 1) {
9110                 /*
9111                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9112                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9113                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9114                  * correctly treated as an imbalance.
9115                  */
9116                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9117                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9118
9119 more_balance:
9120                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9121                 update_rq_clock(busiest);
9122
9123                 /*
9124                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9125                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9126                  */
9127                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9128
9129                 /*
9130                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9131                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9132                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9133                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9134                  * See task_rq_lock() family for the details.
9135                  */
9136
9137                 rq_unlock(busiest, &rf);
9138
9139                 if (cur_ld_moved) {
9140                         attach_tasks(&env);
9141                         ld_moved += cur_ld_moved;
9142                 }
9143
9144                 local_irq_restore(rf.flags);
9145
9146                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9147                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9148                         goto more_balance;
9149                 }
9150
9151                 /*
9152                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9153                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9154                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9155                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9156                  * sched_group.
9157                  *
9158                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9159                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9160                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9161                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9162                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9163                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9164                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9165                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9166                  * This however should not happen so much in practice and
9167                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9168                  * excess load moved.
9169                  */
9170                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9171
9172                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9173                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9174
9175                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9176                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9177                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9178                         env.loop         = 0;
9179                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9180
9181                         /*
9182                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9183                          * need to continue with same src_cpu.
9184                          */
9185                         goto more_balance;
9186                 }
9187
9188                 /*
9189                  * We failed to reach balance because of affinity.
9190                  */
9191                 if (sd_parent) {
9192                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9193
9194                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9195                                 *group_imbalance = 1;
9196                 }
9197
9198                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9199                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9200                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9201                         /*
9202                          * Attempting to continue load balancing at the current
9203                          * sched_domain level only makes sense if there are
9204                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9205                          * pull load from which are not contained within the
9206                          * destination group that is receiving any migrated
9207                          * load.
9208                          */
9209                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9210                                 env.loop = 0;
9211                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9212                                 goto redo;
9213                         }
9214                         goto out_all_pinned;
9215                 }
9216         }
9217
9218         if (!ld_moved) {
9219                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9220                 /*
9221                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9222                  * We do not want newidle balance, which can be very
9223                  * frequent, pollute the failure counter causing
9224                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9225                  */
9226                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9227                         sd->nr_balance_failed++;
9228
9229                 if (need_active_balance(&env)) {
9230                         unsigned long flags;
9231
9232                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9233
9234                         /*
9235                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9236                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9237                          * moved to this_cpu:
9238                          */
9239                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
9240                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9241                                                             flags);
9242                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9243                                 goto out_one_pinned;
9244                         }
9245
9246                         /*
9247                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9248                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9249                          * only after active load balance is finished.
9250                          */
9251                         if (!busiest->active_balance) {
9252                                 busiest->active_balance = 1;
9253                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9254                                 active_balance = 1;
9255                         }
9256                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9257
9258                         if (active_balance) {
9259                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9260                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9261                                         &busiest->active_balance_work);
9262                         }
9263
9264                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9265                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9266                 }
9267         } else
9268                 sd->nr_balance_failed = 0;
9269
9270         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9271                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9272                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9273         } else {
9274                 /*
9275                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9276                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9277                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9278                  * detach_tasks).
9279                  */
9280                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9281                         sd->balance_interval *= 2;
9282         }
9283
9284         goto out;
9285
9286 out_balanced:
9287         /*
9288          * We reach balance although we may have faced some affinity
9289          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
9290          * a chance to move and fix the imbalance.
9291          */
9292         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9293                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9294
9295                 if (*group_imbalance)
9296                         *group_imbalance = 0;
9297         }
9298
9299 out_all_pinned:
9300         /*
9301          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9302          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9303          * can try to migrate them.
9304          */
9305         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9306
9307         sd->nr_balance_failed = 0;
9308
9309 out_one_pinned:
9310         ld_moved = 0;
9311
9312         /*
9313          * newidle_balance() disregards balance intervals, so we could
9314          * repeatedly reach this code, which would lead to balance_interval
9315          * skyrocketting in a short amount of time. Skip the balance_interval
9316          * increase logic to avoid that.
9317          */
9318         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9319                 goto out;
9320
9321         /* tune up the balancing interval */
9322         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9323              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9324             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9325                 sd->balance_interval *= 2;
9326 out:
9327         return ld_moved;
9328 }
9329
9330 static inline unsigned long
9331 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9332 {
9333         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9334
9335         if (cpu_busy)
9336                 interval *= sd->busy_factor;
9337
9338         /* scale ms to jiffies */
9339         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9340         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9341
9342         return interval;
9343 }
9344
9345 static inline void
9346 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9347 {
9348         unsigned long interval, next;
9349
9350         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9351         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9352         next = sd->last_balance + interval;
9353
9354         if (time_after(*next_balance, next))
9355                 *next_balance = next;
9356 }
9357
9358 /*
9359  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9360  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9361  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9362  * avoids physical / logical imbalances.
9363  */
9364 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9365 {
9366         struct rq *busiest_rq = data;
9367         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9368         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9369         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9370         struct sched_domain *sd;
9371         struct task_struct *p = NULL;
9372         struct rq_flags rf;
9373
9374         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9375         /*
9376          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9377          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9378          * inactive CPUs.
9379          */
9380         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9381                 goto out_unlock;
9382
9383         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9384         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9385                      !busiest_rq->active_balance))
9386                 goto out_unlock;
9387
9388         /* Is there any task to move? */
9389         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9390                 goto out_unlock;
9391
9392         /*
9393          * This condition is "impossible", if it occurs
9394          * we need to fix it. Originally reported by
9395          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9396          */
9397         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9398
9399         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9400         rcu_read_lock();
9401         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9402                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9403                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9404                                 break;
9405         }
9406
9407         if (likely(sd)) {
9408                 struct lb_env env = {
9409                         .sd             = sd,
9410                         .dst_cpu        = target_cpu,
9411                         .dst_rq         = target_rq,
9412                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9413                         .src_rq         = busiest_rq,
9414                         .idle           = CPU_IDLE,
9415                         /*
9416                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9417                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9418                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9419                          * about DST_PINNED.
9420                          */
9421                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9422                 };
9423
9424                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9425                 update_rq_clock(busiest_rq);
9426
9427                 p = detach_one_task(&env);
9428                 if (p) {
9429                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9430                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9431                         sd->nr_balance_failed = 0;
9432                 } else {
9433                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9434                 }
9435         }
9436         rcu_read_unlock();
9437 out_unlock:
9438         busiest_rq->active_balance = 0;
9439         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9440
9441         if (p)
9442                 attach_one_task(target_rq, p);
9443
9444         local_irq_enable();
9445
9446         return 0;
9447 }
9448
9449 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9450
9451 /*
9452  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9453  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9454  */
9455 void update_max_interval(void)
9456 {
9457         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9458 }
9459
9460 /*
9461  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9462  * and initiates a balancing operation if so.
9463  *
9464  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9465  */
9466 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9467 {
9468         int continue_balancing = 1;
9469         int cpu = rq->cpu;
9470         unsigned long interval;
9471         struct sched_domain *sd;
9472         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9473         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9474         int update_next_balance = 0;
9475         int need_serialize, need_decay = 0;
9476         u64 max_cost = 0;
9477
9478         rcu_read_lock();
9479         for_each_domain(cpu, sd) {
9480                 /*
9481                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9482                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9483                  */
9484                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9485                         sd->max_newidle_lb_cost =
9486                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9487                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9488                         need_decay = 1;
9489                 }
9490                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9491
9492                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9493                         continue;
9494
9495                 /*
9496                  * Stop the load balance at this level. There is another
9497                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9498                  * actively.
9499                  */
9500                 if (!continue_balancing) {
9501                         if (need_decay)
9502                                 continue;
9503                         break;
9504                 }
9505
9506                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9507
9508                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9509                 if (need_serialize) {
9510                         if (!spin_trylock(&balancing))
9511                                 goto out;
9512                 }
9513
9514                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9515                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9516                                 /*
9517                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9518                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9519                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9520                                  */
9521                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9522                         }
9523                         sd->last_balance = jiffies;
9524                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9525                 }
9526                 if (need_serialize)
9527                         spin_unlock(&balancing);
9528 out:
9529                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9530                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9531                         update_next_balance = 1;
9532                 }
9533         }
9534         if (need_decay) {
9535                 /*
9536                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9537                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9538                  */
9539                 rq->max_idle_balance_cost =
9540                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9541         }
9542         rcu_read_unlock();
9543
9544         /*
9545          * next_balance will be updated only when there is a need.
9546          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9547          * updated.
9548          */
9549         if (likely(update_next_balance)) {
9550                 rq->next_balance = next_balance;
9551
9552 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9553                 /*
9554                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9555                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9556                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9557                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9558                  * balance for itself and we need to update the
9559                  * nohz.next_balance accordingly.
9560                  */
9561                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9562                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9563 #endif
9564         }
9565 }
9566
9567 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9568 {
9569         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9570 }
9571
9572 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9573 /*
9574  * idle load balancing details
9575  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9576  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9577  *   load balancing for all the idle CPUs.
9578  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9579  *   anywhere yet.
9580  */
9581
9582 static inline int find_new_ilb(void)
9583 {
9584         int ilb;
9585
9586         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9587                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9588                 if (idle_cpu(ilb))
9589                         return ilb;
9590         }
9591
9592         return nr_cpu_ids;
9593 }
9594
9595 /*
9596  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9597  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9598  */
9599 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9600 {
9601         int ilb_cpu;
9602
9603         nohz.next_balance++;
9604
9605         ilb_cpu = find_new_ilb();
9606
9607         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9608                 return;
9609
9610         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9611         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9612                 return;
9613
9614         /*
9615          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9616          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9617          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9618          * will be run before returning from the IPI.
9619          */
9620         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9621 }
9622
9623 /*
9624  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9625  * of idle CPUs in the system.
9626  */
9627 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9628 {
9629         unsigned long now = jiffies;
9630         struct sched_domain_shared *sds;
9631         struct sched_domain *sd;
9632         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9633         unsigned int flags = 0;
9634
9635         if (unlikely(rq->idle_balance))
9636                 return;
9637
9638         /*
9639          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9640          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9641          */
9642         nohz_balance_exit_idle(rq);
9643
9644         /*
9645          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9646          * balancing.
9647          */
9648         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9649                 return;
9650
9651         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9652             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9653                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9654
9655         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9656                 goto out;
9657
9658         if (rq->nr_running >= 2) {
9659                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9660                 goto out;
9661         }
9662
9663         rcu_read_lock();
9664
9665         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9666         if (sd) {
9667                 /*
9668                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
9669                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
9670                  * on.
9671                  */
9672                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9673                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9674                         goto unlock;
9675                 }
9676         }
9677
9678         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9679         if (sd) {
9680                 /*
9681                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
9682                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
9683                  * around.
9684                  */
9685                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9686                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9687                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9688                                 goto unlock;
9689                         }
9690                 }
9691         }
9692
9693         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
9694         if (sd) {
9695                 /*
9696                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
9697                  * to run the misfit task on.
9698                  */
9699                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
9700                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9701                         goto unlock;
9702                 }
9703
9704                 /*
9705                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
9706                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
9707                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
9708                  *
9709                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
9710                  */
9711                 goto unlock;
9712         }
9713
9714         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9715         if (sds) {
9716                 /*
9717                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9718                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9719                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9720                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9721                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9722                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9723                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9724                  */
9725                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9726                 if (nr_busy > 1) {
9727                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9728                         goto unlock;
9729                 }
9730         }
9731 unlock:
9732         rcu_read_unlock();
9733 out:
9734         if (flags)
9735                 kick_ilb(flags);
9736 }
9737
9738 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9739 {
9740         struct sched_domain *sd;
9741
9742         rcu_read_lock();
9743         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9744
9745         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9746                 goto unlock;
9747         sd->nohz_idle = 0;
9748
9749         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9750 unlock:
9751         rcu_read_unlock();
9752 }
9753
9754 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9755 {
9756         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9757
9758         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9759                 return;
9760
9761         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9762         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9763         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9764
9765         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9766 }
9767
9768 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9769 {
9770         struct sched_domain *sd;
9771
9772         rcu_read_lock();
9773         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9774
9775         if (!sd || sd->nohz_idle)
9776                 goto unlock;
9777         sd->nohz_idle = 1;
9778
9779         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9780 unlock:
9781         rcu_read_unlock();
9782 }
9783
9784 /*
9785  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9786  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9787  */
9788 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9789 {
9790         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9791
9792         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9793
9794         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9795         if (!cpu_active(cpu))
9796                 return;
9797
9798         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9799         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9800                 return;
9801
9802         /*
9803          * Can be set safely without rq->lock held
9804          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9805          * rq->lock is held during the check and the clear
9806          */
9807         rq->has_blocked_load = 1;
9808
9809         /*
9810          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9811          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9812          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9813          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9814          */
9815         if (rq->nohz_tick_stopped)
9816                 goto out;
9817
9818         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9819         if (on_null_domain(rq))
9820                 return;
9821
9822         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9823
9824         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9825         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9826
9827         /*
9828          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9829          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9830          * store.
9831          */
9832         smp_mb__after_atomic();
9833
9834         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9835
9836 out:
9837         /*
9838          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9839          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9840          */
9841         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9842 }
9843
9844 /*
9845  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9846  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9847  * tasks movement depending of flags.
9848  * The function returns false if the loop has stopped before running
9849  * through all idle CPUs.
9850  */
9851 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9852                                enum cpu_idle_type idle)
9853 {
9854         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9855         unsigned long now = jiffies;
9856         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9857         bool has_blocked_load = false;
9858         int update_next_balance = 0;
9859         int this_cpu = this_rq->cpu;
9860         int balance_cpu;
9861         int ret = false;
9862         struct rq *rq;
9863
9864         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9865
9866         /*
9867          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9868          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9869          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9870          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9871          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9872          * check the load of an idle cpu.
9873          */
9874         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9875
9876         /*
9877          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9878          * store from nohz_balance_enter_idle().
9879          */
9880         smp_mb();
9881
9882         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9883                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9884                         continue;
9885
9886                 /*
9887                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9888                  * work being done for other CPUs. Next load
9889                  * balancing owner will pick it up.
9890                  */
9891                 if (need_resched()) {
9892                         has_blocked_load = true;
9893                         goto abort;
9894                 }
9895
9896                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9897
9898                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9899
9900                 /*
9901                  * If time for next balance is due,
9902                  * do the balance.
9903                  */
9904                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9905                         struct rq_flags rf;
9906
9907                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9908                         update_rq_clock(rq);
9909                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9910
9911                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9912                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9913                 }
9914
9915                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9916                         next_balance = rq->next_balance;
9917                         update_next_balance = 1;
9918                 }
9919         }
9920
9921         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9922         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9923                 update_blocked_averages(this_cpu);
9924                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9925         }
9926
9927         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9928                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9929
9930         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9931                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9932
9933         /* The full idle balance loop has been done */
9934         ret = true;
9935
9936 abort:
9937         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9938         if (has_blocked_load)
9939                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9940
9941         /*
9942          * next_balance will be updated only when there is a need.
9943          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9944          * updated.
9945          */
9946         if (likely(update_next_balance))
9947                 nohz.next_balance = next_balance;
9948
9949         return ret;
9950 }
9951
9952 /*
9953  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9954  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9955  */
9956 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9957 {
9958         int this_cpu = this_rq->cpu;
9959         unsigned int flags;
9960
9961         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9962                 return false;
9963
9964         if (idle != CPU_IDLE) {
9965                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9966                 return false;
9967         }
9968
9969         /* could be _relaxed() */
9970         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9971         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9972                 return false;
9973
9974         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9975
9976         return true;
9977 }
9978
9979 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9980 {
9981         int this_cpu = this_rq->cpu;
9982
9983         /*
9984          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9985          * housekeeping
9986          */
9987         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9988                 return;
9989
9990         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9991         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9992                 return;
9993
9994         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9995         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9996             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9997                 return;
9998
9999         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10000         /*
10001          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
10002          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
10003          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
10004          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
10005          */
10006         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
10007                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
10008         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10009 }
10010
10011 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10012 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
10013
10014 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
10015 {
10016         return false;
10017 }
10018
10019 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
10020 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
10021
10022 /*
10023  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
10024  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
10025  *
10026  * Returns:
10027  *   < 0 - we released the lock and there are !fair tasks present
10028  *     0 - failed, no new tasks
10029  *   > 0 - success, new (fair) tasks present
10030  */
10031 int newidle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
10032 {
10033         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
10034         int this_cpu = this_rq->cpu;
10035         struct sched_domain *sd;
10036         int pulled_task = 0;
10037         u64 curr_cost = 0;
10038
10039         update_misfit_status(NULL, this_rq);
10040         /*
10041          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
10042          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
10043          */
10044         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
10045
10046         /*
10047          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
10048          */
10049         if (!cpu_active(this_cpu))
10050                 return 0;
10051
10052         /*
10053          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
10054          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
10055          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
10056          * re-start the picking loop.
10057          */
10058         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
10059
10060         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
10061             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
10062
10063                 rcu_read_lock();
10064                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
10065                 if (sd)
10066                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10067                 rcu_read_unlock();
10068
10069                 nohz_newidle_balance(this_rq);
10070
10071                 goto out;
10072         }
10073
10074         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
10075
10076         update_blocked_averages(this_cpu);
10077         rcu_read_lock();
10078         for_each_domain(this_cpu, sd) {
10079                 int continue_balancing = 1;
10080                 u64 t0, domain_cost;
10081
10082                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
10083                         continue;
10084
10085                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
10086                         update_next_balance(sd, &next_balance);
10087                         break;
10088                 }
10089
10090                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
10091                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
10092
10093                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
10094                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
10095                                                    &continue_balancing);
10096
10097                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
10098                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
10099                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
10100
10101                         curr_cost += domain_cost;
10102                 }
10103
10104                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10105
10106                 /*
10107                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10108                  * now runnable tasks on this rq.
10109                  */
10110                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10111                         break;
10112         }
10113         rcu_read_unlock();
10114
10115         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10116
10117         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10118                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10119
10120 out:
10121         /*
10122          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10123          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10124          * pretend we pulled a task.
10125          */
10126         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10127                 pulled_task = 1;
10128
10129         /* Move the next balance forward */
10130         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10131                 this_rq->next_balance = next_balance;
10132
10133         /* Is there a task of a high priority class? */
10134         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10135                 pulled_task = -1;
10136
10137         if (pulled_task)
10138                 this_rq->idle_stamp = 0;
10139
10140         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10141
10142         return pulled_task;
10143 }
10144
10145 /*
10146  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10147  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10148  */
10149 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10150 {
10151         struct rq *this_rq = this_rq();
10152         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10153                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10154
10155         /*
10156          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10157          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10158          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10159          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10160          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10161          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10162          */
10163         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10164                 return;
10165
10166         /* normal load balance */
10167         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10168         rebalance_domains(this_rq, idle);
10169 }
10170
10171 /*
10172  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10173  */
10174 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10175 {
10176         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10177         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10178                 return;
10179
10180         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10181                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10182
10183         nohz_balancer_kick(rq);
10184 }
10185
10186 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10187 {
10188         update_sysctl();
10189
10190         update_runtime_enabled(rq);
10191 }
10192
10193 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10194 {
10195         update_sysctl();
10196
10197         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10198         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10199 }
10200
10201 #endif /* CONFIG_SMP */
10202
10203 /*
10204  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10205  *
10206  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10207  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10208  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10209  * parameters.
10210  */
10211 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10212 {
10213         struct cfs_rq *cfs_rq;
10214         struct sched_entity *se = &curr->se;
10215
10216         for_each_sched_entity(se) {
10217                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10218                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10219         }
10220
10221         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10222                 task_tick_numa(rq, curr);
10223
10224         update_misfit_status(curr, rq);
10225         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10226 }
10227
10228 /*
10229  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10230  *  - child not yet on the tasklist
10231  *  - preemption disabled
10232  */
10233 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10234 {
10235         struct cfs_rq *cfs_rq;
10236         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10237         struct rq *rq = this_rq();
10238         struct rq_flags rf;
10239
10240         rq_lock(rq, &rf);
10241         update_rq_clock(rq);
10242
10243         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10244         curr = cfs_rq->curr;
10245         if (curr) {
10246                 update_curr(cfs_rq);
10247                 se->vruntime = curr->vruntime;
10248         }
10249         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10250
10251         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10252                 /*
10253                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10254                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10255                  */
10256                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10257                 resched_curr(rq);
10258         }
10259
10260         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10261         rq_unlock(rq, &rf);
10262 }
10263
10264 /*
10265  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10266  * the current task.
10267  */
10268 static void
10269 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10270 {
10271         if (!task_on_rq_queued(p))
10272                 return;
10273
10274         /*
10275          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10276          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10277          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10278          */
10279         if (rq->curr == p) {
10280                 if (p->prio > oldprio)
10281                         resched_curr(rq);
10282         } else
10283                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10284 }
10285
10286 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10287 {
10288         struct sched_entity *se = &p->se;
10289
10290         /*
10291          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10292          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10293          * vruntime.
10294          */
10295         if (p->on_rq)
10296                 return true;
10297
10298         /*
10299          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10300          * But there are some cases where it has already been normalized:
10301          *
10302          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10303          *   wake_up_new_task().
10304          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10305          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10306          */
10307         if (!se->sum_exec_runtime ||
10308             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10309                 return true;
10310
10311         return false;
10312 }
10313
10314 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10315 /*
10316  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10317  * visible to the root
10318  */
10319 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10320 {
10321         struct cfs_rq *cfs_rq;
10322
10323         /* Start to propagate at parent */
10324         se = se->parent;
10325
10326         for_each_sched_entity(se) {
10327                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10328
10329                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10330                         break;
10331
10332                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10333         }
10334 }
10335 #else
10336 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10337 #endif
10338
10339 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10340 {
10341         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10342
10343         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10344         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10345         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10346         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10347         propagate_entity_cfs_rq(se);
10348 }
10349
10350 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10351 {
10352         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10353
10354 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10355         /*
10356          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10357          * class maintain depth value), reset depth properly.
10358          */
10359         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10360 #endif
10361
10362         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10363         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10364         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10365         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10366         propagate_entity_cfs_rq(se);
10367 }
10368
10369 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10370 {
10371         struct sched_entity *se = &p->se;
10372         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10373
10374         if (!vruntime_normalized(p)) {
10375                 /*
10376                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10377                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10378                  */
10379                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10380                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10381         }
10382
10383         detach_entity_cfs_rq(se);
10384 }
10385
10386 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10387 {
10388         struct sched_entity *se = &p->se;
10389         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10390
10391         attach_entity_cfs_rq(se);
10392
10393         if (!vruntime_normalized(p))
10394                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10395 }
10396
10397 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10398 {
10399         detach_task_cfs_rq(p);
10400 }
10401
10402 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10403 {
10404         attach_task_cfs_rq(p);
10405
10406         if (task_on_rq_queued(p)) {
10407                 /*
10408                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10409                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10410                  * if we can still preempt the current task.
10411                  */
10412                 if (rq->curr == p)
10413                         resched_curr(rq);
10414                 else
10415                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10416         }
10417 }
10418
10419 /* Account for a task changing its policy or group.
10420  *
10421  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10422  * migrates between groups/classes.
10423  */
10424 static void set_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool first)
10425 {
10426         struct sched_entity *se = &p->se;
10427
10428 #ifdef CONFIG_SMP
10429         if (task_on_rq_queued(p)) {
10430                 /*
10431                  * Move the next running task to the front of the list, so our
10432                  * cfs_tasks list becomes MRU one.
10433                  */
10434                 list_move(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
10435         }
10436 #endif
10437
10438         for_each_sched_entity(se) {
10439                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10440
10441                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10442                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10443                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10444         }
10445 }
10446
10447 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10448 {
10449         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10450         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10451 #ifndef CONFIG_64BIT
10452         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10453 #endif
10454 #ifdef CONFIG_SMP
10455         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10456 #endif
10457 }
10458
10459 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10460 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10461 {
10462         struct sched_entity *se = &p->se;
10463
10464         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10465         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10466 }
10467
10468 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10469 {
10470         detach_task_cfs_rq(p);
10471         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10472
10473 #ifdef CONFIG_SMP
10474         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10475         p->se.avg.last_update_time = 0;
10476 #endif
10477         attach_task_cfs_rq(p);
10478 }
10479
10480 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10481 {
10482         switch (type) {
10483         case TASK_SET_GROUP:
10484                 task_set_group_fair(p);
10485                 break;
10486
10487         case TASK_MOVE_GROUP:
10488                 task_move_group_fair(p);
10489                 break;
10490         }
10491 }
10492
10493 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10494 {
10495         int i;
10496
10497         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10498
10499         for_each_possible_cpu(i) {
10500                 if (tg->cfs_rq)
10501                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10502                 if (tg->se)
10503                         kfree(tg->se[i]);
10504         }
10505
10506         kfree(tg->cfs_rq);
10507         kfree(tg->se);
10508 }
10509
10510 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10511 {
10512         struct sched_entity *se;
10513         struct cfs_rq *cfs_rq;
10514         int i;
10515
10516         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10517         if (!tg->cfs_rq)
10518                 goto err;
10519         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10520         if (!tg->se)
10521                 goto err;
10522
10523         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10524
10525         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10526
10527         for_each_possible_cpu(i) {
10528                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10529                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10530                 if (!cfs_rq)
10531                         goto err;
10532
10533                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10534                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10535                 if (!se)
10536                         goto err_free_rq;
10537
10538                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10539                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10540                 init_entity_runnable_average(se);
10541         }
10542
10543         return 1;
10544
10545 err_free_rq:
10546         kfree(cfs_rq);
10547 err:
10548         return 0;
10549 }
10550
10551 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10552 {
10553         struct sched_entity *se;
10554         struct rq_flags rf;
10555         struct rq *rq;
10556         int i;
10557
10558         for_each_possible_cpu(i) {
10559                 rq = cpu_rq(i);
10560                 se = tg->se[i];
10561                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10562                 update_rq_clock(rq);
10563                 attach_entity_cfs_rq(se);
10564                 sync_throttle(tg, i);
10565                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10566         }
10567 }
10568
10569 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10570 {
10571         unsigned long flags;
10572         struct rq *rq;
10573         int cpu;
10574
10575         for_each_possible_cpu(cpu) {
10576                 if (tg->se[cpu])
10577                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10578
10579                 /*
10580                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10581                  * check on_list without danger of it being re-added.
10582                  */
10583                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10584                         continue;
10585
10586                 rq = cpu_rq(cpu);
10587
10588                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10589                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10590                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10591         }
10592 }
10593
10594 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10595                         struct sched_entity *se, int cpu,
10596                         struct sched_entity *parent)
10597 {
10598         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10599
10600         cfs_rq->tg = tg;
10601         cfs_rq->rq = rq;
10602         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10603
10604         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10605         tg->se[cpu] = se;
10606
10607         /* se could be NULL for root_task_group */
10608         if (!se)
10609                 return;
10610
10611         if (!parent) {
10612                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10613                 se->depth = 0;
10614         } else {
10615                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10616                 se->depth = parent->depth + 1;
10617         }
10618
10619         se->my_q = cfs_rq;
10620         /* guarantee group entities always have weight */
10621         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10622         se->parent = parent;
10623 }
10624
10625 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10626
10627 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10628 {
10629         int i;
10630
10631         /*
10632          * We can't change the weight of the root cgroup.
10633          */
10634         if (!tg->se[0])
10635                 return -EINVAL;
10636
10637         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10638
10639         mutex_lock(&shares_mutex);
10640         if (tg->shares == shares)
10641                 goto done;
10642
10643         tg->shares = shares;
10644         for_each_possible_cpu(i) {
10645                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10646                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10647                 struct rq_flags rf;
10648
10649                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10650                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10651                 update_rq_clock(rq);
10652                 for_each_sched_entity(se) {
10653                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10654                         update_cfs_group(se);
10655                 }
10656                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10657         }
10658
10659 done:
10660         mutex_unlock(&shares_mutex);
10661         return 0;
10662 }
10663 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10664
10665 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10666
10667 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10668 {
10669         return 1;
10670 }
10671
10672 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10673
10674 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10675
10676 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10677
10678
10679 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10680 {
10681         struct sched_entity *se = &task->se;
10682         unsigned int rr_interval = 0;
10683
10684         /*
10685          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10686          * idle runqueue:
10687          */
10688         if (rq->cfs.load.weight)
10689                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10690
10691         return rr_interval;
10692 }
10693
10694 /*
10695  * All the scheduling class methods:
10696  */
10697 const struct sched_class fair_sched_class = {
10698         .next                   = &idle_sched_class,
10699         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10700         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10701         .yield_task             = yield_task_fair,
10702         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10703
10704         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10705
10706         .pick_next_task         = __pick_next_task_fair,
10707         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10708         .set_next_task          = set_next_task_fair,
10709
10710 #ifdef CONFIG_SMP
10711         .balance                = balance_fair,
10712         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10713         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10714
10715         .rq_online              = rq_online_fair,
10716         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10717
10718         .task_dead              = task_dead_fair,
10719         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10720 #endif
10721
10722         .task_tick              = task_tick_fair,
10723         .task_fork              = task_fork_fair,
10724
10725         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10726         .switched_from          = switched_from_fair,
10727         .switched_to            = switched_to_fair,
10728
10729         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10730
10731         .update_curr            = update_curr_fair,
10732
10733 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10734         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10735 #endif
10736
10737 #ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK
10738         .uclamp_enabled         = 1,
10739 #endif
10740 };
10741
10742 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10743 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10744 {
10745         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10746
10747         rcu_read_lock();
10748         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10749                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10750         rcu_read_unlock();
10751 }
10752
10753 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10754 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10755 {
10756         int node;
10757         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10758         struct numa_group *ng;
10759
10760         rcu_read_lock();
10761         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
10762         for_each_online_node(node) {
10763                 if (p->numa_faults) {
10764                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10765                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10766                 }
10767                 if (ng) {
10768                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10769                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10770                 }
10771                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10772         }
10773         rcu_read_unlock();
10774 }
10775 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10776 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10777
10778 __init void init_sched_fair_class(void)
10779 {
10780 #ifdef CONFIG_SMP
10781         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10782
10783 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10784         nohz.next_balance = jiffies;
10785         nohz.next_blocked = jiffies;
10786         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10787 #endif
10788 #endif /* SMP */
10789
10790 }
10791
10792 /*
10793  * Helper functions to facilitate extracting info from tracepoints.
10794  */
10795
10796 const struct sched_avg *sched_trace_cfs_rq_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
10797 {
10798 #ifdef CONFIG_SMP
10799         return cfs_rq ? &cfs_rq->avg : NULL;
10800 #else
10801         return NULL;
10802 #endif
10803 }
10804 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_avg);
10805
10806 char *sched_trace_cfs_rq_path(struct cfs_rq *cfs_rq, char *str, int len)
10807 {
10808         if (!cfs_rq) {
10809                 if (str)
10810                         strlcpy(str, "(null)", len);
10811                 else
10812                         return NULL;
10813         }
10814
10815         cfs_rq_tg_path(cfs_rq, str, len);
10816         return str;
10817 }
10818 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_path);
10819
10820 int sched_trace_cfs_rq_cpu(struct cfs_rq *cfs_rq)
10821 {
10822         return cfs_rq ? cpu_of(rq_of(cfs_rq)) : -1;
10823 }
10824 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_cfs_rq_cpu);
10825
10826 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_rt(struct rq *rq)
10827 {
10828 #ifdef CONFIG_SMP
10829         return rq ? &rq->avg_rt : NULL;
10830 #else
10831         return NULL;
10832 #endif
10833 }
10834 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_rt);
10835
10836 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_dl(struct rq *rq)
10837 {
10838 #ifdef CONFIG_SMP
10839         return rq ? &rq->avg_dl : NULL;
10840 #else
10841         return NULL;
10842 #endif
10843 }
10844 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_dl);
10845
10846 const struct sched_avg *sched_trace_rq_avg_irq(struct rq *rq)
10847 {
10848 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ)
10849         return rq ? &rq->avg_irq : NULL;
10850 #else
10851         return NULL;
10852 #endif
10853 }
10854 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_avg_irq);
10855
10856 int sched_trace_rq_cpu(struct rq *rq)
10857 {
10858         return rq ? cpu_of(rq) : -1;
10859 }
10860 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rq_cpu);
10861
10862 const struct cpumask *sched_trace_rd_span(struct root_domain *rd)
10863 {
10864 #ifdef CONFIG_SMP
10865         return rd ? rd->span : NULL;
10866 #else
10867         return NULL;
10868 #endif
10869 }
10870 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_trace_rd_span);