sched/topology: Remove unused 'sd' parameter from arch_scale_cpu_capacity()
[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  * util * margin < capacity * 1024
101  *
102  * (default: ~20%)
103  */
104 static unsigned int capacity_margin                     = 1280;
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         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
279 {
280         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
281         int cpu = cpu_of(rq);
282
283         if (cfs_rq->on_list)
284                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
285
286         cfs_rq->on_list = 1;
287
288         /*
289          * Ensure we either appear before our parent (if already
290          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
291          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
292          * reduces this to two cases and a special case for the root
293          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
294          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
295          * to a tree or when we reach the top of the tree
296          */
297         if (cfs_rq->tg->parent &&
298             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
299                 /*
300                  * If parent is already on the list, we add the child
301                  * just before. Thanks to circular linked property of
302                  * the list, this means to put the child at the tail
303                  * of the list that starts by parent.
304                  */
305                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
306                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
307                 /*
308                  * The branch is now connected to its tree so we can
309                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
310                  * list.
311                  */
312                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
313                 return true;
314         }
315
316         if (!cfs_rq->tg->parent) {
317                 /*
318                  * cfs rq without parent should be put
319                  * at the tail of the list.
320                  */
321                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
322                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
323                 /*
324                  * We have reach the top of a tree so we can reset
325                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
326                  */
327                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
328                 return true;
329         }
330
331         /*
332          * The parent has not already been added so we want to
333          * make sure that it will be put after us.
334          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
335          * where we will add parent.
336          */
337         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
338         /*
339          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
340          * of the branch
341          */
342         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
343         return false;
344 }
345
346 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
347 {
348         if (cfs_rq->on_list) {
349                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
350
351                 /*
352                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
353                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
354                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
355                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
356                  * at the end of the enqueue.
357                  */
358                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
359                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
360
361                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
362                 cfs_rq->on_list = 0;
363         }
364 }
365
366 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
367 {
368         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 #define for_each_sched_entity(se) \
431                 for (; se; se = NULL)
432
433 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
434 {
435         return &task_rq(p)->cfs;
436 }
437
438 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
439 {
440         struct task_struct *p = task_of(se);
441         struct rq *rq = task_rq(p);
442
443         return &rq->cfs;
444 }
445
446 /* runqueue "owned" by this group */
447 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
448 {
449         return NULL;
450 }
451
452 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
453 {
454         return true;
455 }
456
457 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459 }
460
461 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
462 {
463 }
464
465 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
466                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
467
468 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
469 {
470         return NULL;
471 }
472
473 static inline void
474 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
475 {
476 }
477
478 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
479
480 static __always_inline
481 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
482
483 /**************************************************************
484  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
485  */
486
487 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
488 {
489         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
490         if (delta > 0)
491                 max_vruntime = vruntime;
492
493         return max_vruntime;
494 }
495
496 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
497 {
498         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
499         if (delta < 0)
500                 min_vruntime = vruntime;
501
502         return min_vruntime;
503 }
504
505 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
506                                 struct sched_entity *b)
507 {
508         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
509 }
510
511 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
512 {
513         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
514         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (leftmost) { /* non-empty tree */
526                 struct sched_entity *se;
527                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
528
529                 if (!curr)
530                         vruntime = se->vruntime;
531                 else
532                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
533         }
534
535         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
536         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
537 #ifndef CONFIG_64BIT
538         smp_wmb();
539         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
540 #endif
541 }
542
543 /*
544  * Enqueue an entity into the rb-tree:
545  */
546 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
547 {
548         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
549         struct rb_node *parent = NULL;
550         struct sched_entity *entry;
551         bool leftmost = true;
552
553         /*
554          * Find the right place in the rbtree:
555          */
556         while (*link) {
557                 parent = *link;
558                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
559                 /*
560                  * We dont care about collisions. Nodes with
561                  * the same key stay together.
562                  */
563                 if (entity_before(se, entry)) {
564                         link = &parent->rb_left;
565                 } else {
566                         link = &parent->rb_right;
567                         leftmost = false;
568                 }
569         }
570
571         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
572         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
573                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
574 }
575
576 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
577 {
578         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
579 }
580
581 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
582 {
583         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
584
585         if (!left)
586                 return NULL;
587
588         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
589 }
590
591 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
592 {
593         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
594
595         if (!next)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
602 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
603 {
604         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
605
606         if (!last)
607                 return NULL;
608
609         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
610 }
611
612 /**************************************************************
613  * Scheduling class statistics methods:
614  */
615
616 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
617                 void __user *buffer, size_t *lenp,
618                 loff_t *ppos)
619 {
620         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
621         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
622
623         if (ret || !write)
624                 return ret;
625
626         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
627                                         sysctl_sched_min_granularity);
628
629 #define WRT_SYSCTL(name) \
630         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
631         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
632         WRT_SYSCTL(sched_latency);
633         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
634 #undef WRT_SYSCTL
635
636         return 0;
637 }
638 #endif
639
640 /*
641  * delta /= w
642  */
643 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
644 {
645         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
646                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
647
648         return delta;
649 }
650
651 /*
652  * The idea is to set a period in which each task runs once.
653  *
654  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
655  * this period because otherwise the slices get too small.
656  *
657  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
658  */
659 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
660 {
661         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
662                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
663         else
664                 return sysctl_sched_latency;
665 }
666
667 /*
668  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
669  * proportional to the weight.
670  *
671  * s = p*P[w/rw]
672  */
673 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
674 {
675         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
676
677         for_each_sched_entity(se) {
678                 struct load_weight *load;
679                 struct load_weight lw;
680
681                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
682                 load = &cfs_rq->load;
683
684                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
685                         lw = cfs_rq->load;
686
687                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
688                         load = &lw;
689                 }
690                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
691         }
692         return slice;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
697  *
698  * vs = s/w
699  */
700 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
701 {
702         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
703 }
704
705 #include "pelt.h"
706 #ifdef CONFIG_SMP
707
708 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
709 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
710 static unsigned long capacity_of(int cpu);
711
712 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
713 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
714 {
715         struct sched_avg *sa = &se->avg;
716
717         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
718
719         /*
720          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
721          * they get a chance to stabilize to their real load level.
722          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
723          * nothing has been attached to the task group yet.
724          */
725         if (entity_is_task(se))
726                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
727
728         se->runnable_weight = se->load.weight;
729
730         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
731 }
732
733 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
734 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
735
736 /*
737  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
738  * based on the cfs_rq's current util_avg:
739  *
740  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
741  *
742  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
743  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
744  * as when the series is a harmonic series.
745  *
746  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
747  * only 1/2 of the left utilization budget:
748  *
749  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
750  *
751  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
752  *
753  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
754  * the beginning would be like:
755  *
756  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
757  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
758  *
759  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
760  * if util_avg > util_avg_cap.
761  */
762 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
763 {
764         struct sched_entity *se = &p->se;
765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
766         struct sched_avg *sa = &se->avg;
767         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
768         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
769
770         if (cap > 0) {
771                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
772                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
773                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
774
775                         if (sa->util_avg > cap)
776                                 sa->util_avg = cap;
777                 } else {
778                         sa->util_avg = cap;
779                 }
780         }
781
782         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
783                 /*
784                  * For !fair tasks do:
785                  *
786                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
787                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
788                 switched_from_fair(rq, p);
789                  *
790                  * such that the next switched_to_fair() has the
791                  * expected state.
792                  */
793                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
794                 return;
795         }
796
797         attach_entity_cfs_rq(se);
798 }
799
800 #else /* !CONFIG_SMP */
801 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
802 {
803 }
804 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
805 {
806 }
807 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
808 {
809 }
810 #endif /* CONFIG_SMP */
811
812 /*
813  * Update the current task's runtime statistics.
814  */
815 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
816 {
817         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
818         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
819         u64 delta_exec;
820
821         if (unlikely(!curr))
822                 return;
823
824         delta_exec = now - curr->exec_start;
825         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
826                 return;
827
828         curr->exec_start = now;
829
830         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
831                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
832
833         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
834         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
835
836         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
837         update_min_vruntime(cfs_rq);
838
839         if (entity_is_task(curr)) {
840                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
841
842                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
843                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
844                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
845         }
846
847         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
848 }
849
850 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
851 {
852         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
853 }
854
855 static inline void
856 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
857 {
858         u64 wait_start, prev_wait_start;
859
860         if (!schedstat_enabled())
861                 return;
862
863         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
864         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
865
866         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
867             likely(wait_start > prev_wait_start))
868                 wait_start -= prev_wait_start;
869
870         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876         struct task_struct *p;
877         u64 delta;
878
879         if (!schedstat_enabled())
880                 return;
881
882         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
883
884         if (entity_is_task(se)) {
885                 p = task_of(se);
886                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
887                         /*
888                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
889                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
890                          * prior to migration.
891                          */
892                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
893                         return;
894                 }
895                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
896         }
897
898         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
899                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
900         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
901         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
902         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
903 }
904
905 static inline void
906 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
907 {
908         struct task_struct *tsk = NULL;
909         u64 sleep_start, block_start;
910
911         if (!schedstat_enabled())
912                 return;
913
914         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
915         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
916
917         if (entity_is_task(se))
918                 tsk = task_of(se);
919
920         if (sleep_start) {
921                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
922
923                 if ((s64)delta < 0)
924                         delta = 0;
925
926                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
927                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
928
929                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
930                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
931
932                 if (tsk) {
933                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
934                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
935                 }
936         }
937         if (block_start) {
938                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
939
940                 if ((s64)delta < 0)
941                         delta = 0;
942
943                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
944                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
945
946                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
947                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
948
949                 if (tsk) {
950                         if (tsk->in_iowait) {
951                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
952                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
953                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
954                         }
955
956                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
957
958                         /*
959                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
960                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
961                          * amount of time that the task spent sleeping:
962                          */
963                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
964                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
965                                                 (void *)get_wchan(tsk),
966                                                 delta >> 20);
967                         }
968                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
969                 }
970         }
971 }
972
973 /*
974  * Task is being enqueued - update stats:
975  */
976 static inline void
977 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
978 {
979         if (!schedstat_enabled())
980                 return;
981
982         /*
983          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
984          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
985          */
986         if (se != cfs_rq->curr)
987                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
988
989         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
990                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
991 }
992
993 static inline void
994 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
995 {
996
997         if (!schedstat_enabled())
998                 return;
999
1000         /*
1001          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1002          * waiting task:
1003          */
1004         if (se != cfs_rq->curr)
1005                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1006
1007         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1008                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1009
1010                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1011                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1012                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1013                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1014                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1015                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1016         }
1017 }
1018
1019 /*
1020  * We are picking a new current task - update its stats:
1021  */
1022 static inline void
1023 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1024 {
1025         /*
1026          * We are starting a new run period:
1027          */
1028         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1029 }
1030
1031 /**************************************************
1032  * Scheduling class queueing methods:
1033  */
1034
1035 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1036 /*
1037  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1038  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1039  * numa_balancing_scan_size.
1040  */
1041 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1042 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1043
1044 /* Portion of address space to scan in MB */
1045 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1046
1047 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1048 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1049
1050 struct numa_group {
1051         refcount_t refcount;
1052
1053         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1054         int nr_tasks;
1055         pid_t gid;
1056         int active_nodes;
1057
1058         struct rcu_head rcu;
1059         unsigned long total_faults;
1060         unsigned long max_faults_cpu;
1061         /*
1062          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1063          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1064          * more by CPU use than by memory faults.
1065          */
1066         unsigned long *faults_cpu;
1067         unsigned long faults[0];
1068 };
1069
1070 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1071 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1072
1073 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1074 {
1075         unsigned long rss = 0;
1076         unsigned long nr_scan_pages;
1077
1078         /*
1079          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1080          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1081          * on resident pages
1082          */
1083         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1084         rss = get_mm_rss(p->mm);
1085         if (!rss)
1086                 rss = nr_scan_pages;
1087
1088         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1089         return rss / nr_scan_pages;
1090 }
1091
1092 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1093 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1094
1095 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1096 {
1097         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1098         unsigned int scan, floor;
1099         unsigned int windows = 1;
1100
1101         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1102                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1103         floor = 1000 / windows;
1104
1105         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1106         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1107 }
1108
1109 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1110 {
1111         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1112         unsigned long period = smin;
1113
1114         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1115         if (p->numa_group) {
1116                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1117                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1118                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1119
1120                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1121                 period *= shared + 1;
1122                 period /= private + shared + 1;
1123         }
1124
1125         return max(smin, period);
1126 }
1127
1128 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1129 {
1130         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1131         unsigned long smax;
1132
1133         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1134         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1135
1136         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1137         if (p->numa_group) {
1138                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1139                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1140                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1141                 unsigned long period = smax;
1142
1143                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1144                 period *= shared + 1;
1145                 period /= private + shared + 1;
1146
1147                 smax = max(smax, period);
1148         }
1149
1150         return max(smin, smax);
1151 }
1152
1153 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1154 {
1155         int mm_users = 0;
1156         struct mm_struct *mm = p->mm;
1157
1158         if (mm) {
1159                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1160                 if (mm_users == 1) {
1161                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1162                         mm->numa_scan_seq = 0;
1163                 }
1164         }
1165         p->node_stamp                   = 0;
1166         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1167         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1168         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1169         p->numa_faults                  = NULL;
1170         p->numa_group                   = NULL;
1171         p->last_task_numa_placement     = 0;
1172         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1173
1174         /* New address space, reset the preferred nid */
1175         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1176                 p->numa_preferred_nid = NUMA_NO_NODE;
1177                 return;
1178         }
1179
1180         /*
1181          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1182          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1183          */
1184         if (mm) {
1185                 unsigned int delay;
1186
1187                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1188                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1189                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1190                 p->node_stamp = delay;
1191         }
1192 }
1193
1194 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1195 {
1196         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1197         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1198 }
1199
1200 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1201 {
1202         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE);
1203         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1204 }
1205
1206 /* Shared or private faults. */
1207 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1208
1209 /* Memory and CPU locality */
1210 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1211
1212 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1213 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1214
1215 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1216 {
1217         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1222  * occupy the first half of the array. The second half of the
1223  * array is for current counters, which are averaged into the
1224  * first set by task_numa_placement.
1225  */
1226 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1227 {
1228         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1229 }
1230
1231 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1232 {
1233         if (!p->numa_faults)
1234                 return 0;
1235
1236         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1237                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1238 }
1239
1240 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1241 {
1242         if (!p->numa_group)
1243                 return 0;
1244
1245         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1246                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1250 {
1251         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1252                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1256 {
1257         unsigned long faults = 0;
1258         int node;
1259
1260         for_each_online_node(node) {
1261                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1262         }
1263
1264         return faults;
1265 }
1266
1267 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1268 {
1269         unsigned long faults = 0;
1270         int node;
1271
1272         for_each_online_node(node) {
1273                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1274         }
1275
1276         return faults;
1277 }
1278
1279 /*
1280  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1281  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1282  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1283  */
1284 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1285
1286 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1287 {
1288         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1289 }
1290
1291 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1292 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1293                                         int maxdist, bool task)
1294 {
1295         unsigned long score = 0;
1296         int node;
1297
1298         /*
1299          * All nodes are directly connected, and the same distance
1300          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1301          */
1302         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1303                 return 0;
1304
1305         /*
1306          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1307          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1308          */
1309         for_each_online_node(node) {
1310                 unsigned long faults;
1311                 int dist = node_distance(nid, node);
1312
1313                 /*
1314                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1315                  * for placement; nid was already counted.
1316                  */
1317                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1318                         continue;
1319
1320                 /*
1321                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1322                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1323                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1324                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1325                  * of each group. Skip other nodes.
1326                  */
1327                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1328                                         dist >= maxdist)
1329                         continue;
1330
1331                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1332                 if (task)
1333                         faults = task_faults(p, node);
1334                 else
1335                         faults = group_faults(p, node);
1336
1337                 /*
1338                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1339                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1340                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1341                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1342                  * The further away a node is, the less the faults count.
1343                  * This seems to result in good task placement.
1344                  */
1345                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1346                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1347                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1348                 }
1349
1350                 score += faults;
1351         }
1352
1353         return score;
1354 }
1355
1356 /*
1357  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1358  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1359  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1360  * evenly spread out between numa nodes.
1361  */
1362 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1363                                         int dist)
1364 {
1365         unsigned long faults, total_faults;
1366
1367         if (!p->numa_faults)
1368                 return 0;
1369
1370         total_faults = p->total_numa_faults;
1371
1372         if (!total_faults)
1373                 return 0;
1374
1375         faults = task_faults(p, nid);
1376         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1377
1378         return 1000 * faults / total_faults;
1379 }
1380
1381 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                          int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_group)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = group_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1401                                 int src_nid, int dst_cpu)
1402 {
1403         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1404         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1405         int last_cpupid, this_cpupid;
1406
1407         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1408         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1409
1410         /*
1411          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1412          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1413          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1414          * executed below.
1415          */
1416         if ((p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1417             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1418                 return true;
1419
1420         /*
1421          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1422          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1423          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1424          *
1425          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1426          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1427          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1428          *
1429          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1430          * same result twice in a row, given these samples are fully
1431          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1432          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1433          *
1434          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1435          * act on an unlikely task<->page relation.
1436          */
1437         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1438                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1439                 return false;
1440
1441         /* Always allow migrate on private faults */
1442         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1443                 return true;
1444
1445         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1446         if (!ng)
1447                 return true;
1448
1449         /*
1450          * Destination node is much more heavily used than the source
1451          * node? Allow migration.
1452          */
1453         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1454                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1455                 return true;
1456
1457         /*
1458          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1459          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1460          *
1461          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1462          * --------------- * - > ---------------
1463          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1464          */
1465         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1466                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1467 }
1468
1469 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1470
1471 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1472 struct numa_stats {
1473         unsigned long load;
1474
1475         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1476         unsigned long compute_capacity;
1477 };
1478
1479 /*
1480  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1481  */
1482 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1483 {
1484         int cpu;
1485
1486         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1487         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1488                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1489
1490                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1491                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1492         }
1493
1494 }
1495
1496 struct task_numa_env {
1497         struct task_struct *p;
1498
1499         int src_cpu, src_nid;
1500         int dst_cpu, dst_nid;
1501
1502         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1503
1504         int imbalance_pct;
1505         int dist;
1506
1507         struct task_struct *best_task;
1508         long best_imp;
1509         int best_cpu;
1510 };
1511
1512 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1513                              struct task_struct *p, long imp)
1514 {
1515         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1516
1517         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1518         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1519                 return;
1520
1521         /*
1522          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1523          * found a better CPU to move/swap.
1524          */
1525         if (env->best_cpu != -1) {
1526                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1527                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1528         }
1529
1530         if (env->best_task)
1531                 put_task_struct(env->best_task);
1532         if (p)
1533                 get_task_struct(p);
1534
1535         env->best_task = p;
1536         env->best_imp = imp;
1537         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1538 }
1539
1540 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1541                                 struct task_numa_env *env)
1542 {
1543         long imb, old_imb;
1544         long orig_src_load, orig_dst_load;
1545         long src_capacity, dst_capacity;
1546
1547         /*
1548          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1549          *
1550          * src_load        dst_load
1551          * ------------ vs ---------
1552          * src_capacity    dst_capacity
1553          */
1554         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1555         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1556
1557         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1558
1559         orig_src_load = env->src_stats.load;
1560         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1561
1562         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1563
1564         /* Would this change make things worse? */
1565         return (imb > old_imb);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1570  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1571  * Used to deter task migration.
1572  */
1573 #define SMALLIMP        30
1574
1575 /*
1576  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1577  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1578  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1579  * be exchanged with the source task
1580  */
1581 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1582                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1583 {
1584         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1585         struct task_struct *cur;
1586         long src_load, dst_load;
1587         long load;
1588         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1589         long moveimp = imp;
1590         int dist = env->dist;
1591
1592         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1593                 return;
1594
1595         rcu_read_lock();
1596         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1597         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1598                 cur = NULL;
1599
1600         /*
1601          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1602          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1603          */
1604         if (cur == env->p)
1605                 goto unlock;
1606
1607         if (!cur) {
1608                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1609                         goto assign;
1610                 else
1611                         goto unlock;
1612         }
1613
1614         /*
1615          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1616          * source and destination node. Calculate the total differential for
1617          * the source task and potential destination task. The more negative
1618          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1619          * be incurred if the tasks were swapped.
1620          */
1621         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1622         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, cur->cpus_ptr))
1623                 goto unlock;
1624
1625         /*
1626          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1627          * in any group then look only at task weights.
1628          */
1629         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1630                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1631                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1632                 /*
1633                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1634                  * tasks within a group over tiny differences.
1635                  */
1636                 if (cur->numa_group)
1637                         imp -= imp / 16;
1638         } else {
1639                 /*
1640                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1641                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1642                  */
1643                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1644                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1645                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1646                 else
1647                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1648                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1649         }
1650
1651         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1652                 imp = moveimp;
1653                 cur = NULL;
1654                 goto assign;
1655         }
1656
1657         /*
1658          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1659          * task migration might only result in ping pong
1660          * of tasks and also hurt performance due to cache
1661          * misses.
1662          */
1663         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1664                 goto unlock;
1665
1666         /*
1667          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1668          */
1669         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1670         if (!load)
1671                 goto assign;
1672
1673         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1674         src_load = env->src_stats.load - load;
1675
1676         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1677                 goto unlock;
1678
1679 assign:
1680         /*
1681          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1682          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1683          */
1684         if (!cur) {
1685                 /*
1686                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1687                  * can be used from IRQ context.
1688                  */
1689                 local_irq_disable();
1690                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1691                                                    env->dst_cpu);
1692                 local_irq_enable();
1693         }
1694
1695         task_numa_assign(env, cur, imp);
1696 unlock:
1697         rcu_read_unlock();
1698 }
1699
1700 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1701                                 long taskimp, long groupimp)
1702 {
1703         long src_load, dst_load, load;
1704         bool maymove = false;
1705         int cpu;
1706
1707         load = task_h_load(env->p);
1708         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1709         src_load = env->src_stats.load - load;
1710
1711         /*
1712          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1713          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1714          */
1715         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1716
1717         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1718                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1719                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, env->p->cpus_ptr))
1720                         continue;
1721
1722                 env->dst_cpu = cpu;
1723                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1724         }
1725 }
1726
1727 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1728 {
1729         struct task_numa_env env = {
1730                 .p = p,
1731
1732                 .src_cpu = task_cpu(p),
1733                 .src_nid = task_node(p),
1734
1735                 .imbalance_pct = 112,
1736
1737                 .best_task = NULL,
1738                 .best_imp = 0,
1739                 .best_cpu = -1,
1740         };
1741         struct sched_domain *sd;
1742         struct rq *best_rq;
1743         unsigned long taskweight, groupweight;
1744         int nid, ret, dist;
1745         long taskimp, groupimp;
1746
1747         /*
1748          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1749          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1750          *
1751          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1752          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1753          * to satisfy here.
1754          */
1755         rcu_read_lock();
1756         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1757         if (sd)
1758                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1759         rcu_read_unlock();
1760
1761         /*
1762          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1763          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1764          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1765          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1766          */
1767         if (unlikely(!sd)) {
1768                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1769                 return -EINVAL;
1770         }
1771
1772         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1773         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1774         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1775         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1776         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1777         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1778         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1779         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1780
1781         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1782         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1783
1784         /*
1785          * Look at other nodes in these cases:
1786          * - there is no space available on the preferred_nid
1787          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1788          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1789          *   we need to check other locations.
1790          */
1791         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1792                 for_each_online_node(nid) {
1793                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1794                                 continue;
1795
1796                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1797                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1798                                                 dist != env.dist) {
1799                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1800                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1801                         }
1802
1803                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1804                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1805                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1806                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1807                                 continue;
1808
1809                         env.dist = dist;
1810                         env.dst_nid = nid;
1811                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1812                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1813                 }
1814         }
1815
1816         /*
1817          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1818          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1819          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1820          * settle down.
1821          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1822          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1823          */
1824         if (p->numa_group) {
1825                 if (env.best_cpu == -1)
1826                         nid = env.src_nid;
1827                 else
1828                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1829
1830                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1831                         sched_setnuma(p, nid);
1832         }
1833
1834         /* No better CPU than the current one was found. */
1835         if (env.best_cpu == -1)
1836                 return -EAGAIN;
1837
1838         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1839         if (env.best_task == NULL) {
1840                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1841                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1842                 if (ret != 0)
1843                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1844                 return ret;
1845         }
1846
1847         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1848         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1849
1850         if (ret != 0)
1851                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1852         put_task_struct(env.best_task);
1853         return ret;
1854 }
1855
1856 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1857 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1858 {
1859         unsigned long interval = HZ;
1860
1861         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1862         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == NUMA_NO_NODE || !p->numa_faults))
1863                 return;
1864
1865         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1866         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1867         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1868
1869         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1870         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1871                 return;
1872
1873         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1874         task_numa_migrate(p);
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1879  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1880  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1881  * located.
1882  */
1883 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1884 {
1885         unsigned long faults, max_faults = 0;
1886         int nid, active_nodes = 0;
1887
1888         for_each_online_node(nid) {
1889                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1890                 if (faults > max_faults)
1891                         max_faults = faults;
1892         }
1893
1894         for_each_online_node(nid) {
1895                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1896                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1897                         active_nodes++;
1898         }
1899
1900         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1901         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1902 }
1903
1904 /*
1905  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1906  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1907  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1908  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1909  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1910  */
1911 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1912 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1913
1914 /*
1915  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1916  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1917  * the page accesses are shared with other processes.
1918  * Otherwise, decrease the scan period.
1919  */
1920 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1921                         unsigned long shared, unsigned long private)
1922 {
1923         unsigned int period_slot;
1924         int lr_ratio, ps_ratio;
1925         int diff;
1926
1927         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1928         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1929
1930         /*
1931          * If there were no record hinting faults then either the task is
1932          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1933          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1934          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1935          * node is overloaded. In either case, scan slower
1936          */
1937         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1938                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1939                         p->numa_scan_period << 1);
1940
1941                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1942                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1943
1944                 return;
1945         }
1946
1947         /*
1948          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1949          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1950          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1951          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1952          */
1953         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1954         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1955         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1956
1957         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1958                 /*
1959                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1960                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1961                  */
1962                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1963                 if (!slot)
1964                         slot = 1;
1965                 diff = slot * period_slot;
1966         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1967                 /*
1968                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1969                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1970                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1971                  */
1972                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1973                 if (!slot)
1974                         slot = 1;
1975                 diff = slot * period_slot;
1976         } else {
1977                 /*
1978                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1979                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1980                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1981                  */
1982                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1983                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1984         }
1985
1986         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1987                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1988         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1993  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1994  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1995  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1996  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1997  */
1998 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1999 {
2000         u64 runtime, delta, now;
2001         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2002         now = p->se.exec_start;
2003         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2004
2005         if (p->last_task_numa_placement) {
2006                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2007                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2008
2009                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2010                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2011                         *period = 0;
2012         } else {
2013                 delta = p->se.avg.load_sum;
2014                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2015         }
2016
2017         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2018         p->last_task_numa_placement = now;
2019
2020         return delta;
2021 }
2022
2023 /*
2024  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2025  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2026  * otherwise workloads might not converge.
2027  */
2028 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2029 {
2030         nodemask_t nodes;
2031         int dist;
2032
2033         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2034         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2035                 return nid;
2036
2037         /*
2038          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2039          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2040          * both the node itself, and on nearby nodes.
2041          */
2042         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2043                 unsigned long score, max_score = 0;
2044                 int node, max_node = nid;
2045
2046                 dist = sched_max_numa_distance;
2047
2048                 for_each_online_node(node) {
2049                         score = group_weight(p, node, dist);
2050                         if (score > max_score) {
2051                                 max_score = score;
2052                                 max_node = node;
2053                         }
2054                 }
2055                 return max_node;
2056         }
2057
2058         /*
2059          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2060          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2061          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2062          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2063          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2064          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2065          * keep the complexity of the search down.
2066          */
2067         nodes = node_online_map;
2068         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2069                 unsigned long max_faults = 0;
2070                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2071                 int a, b;
2072
2073                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2074                 if (!find_numa_distance(dist))
2075                         continue;
2076
2077                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2078                         unsigned long faults = 0;
2079                         nodemask_t this_group;
2080                         nodes_clear(this_group);
2081
2082                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2083                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2084                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2085                                         faults += group_faults(p, b);
2086                                         node_set(b, this_group);
2087                                         node_clear(b, nodes);
2088                                 }
2089                         }
2090
2091                         /* Remember the top group. */
2092                         if (faults > max_faults) {
2093                                 max_faults = faults;
2094                                 max_group = this_group;
2095                                 /*
2096                                  * subtle: at the smallest distance there is
2097                                  * just one node left in each "group", the
2098                                  * winner is the preferred nid.
2099                                  */
2100                                 nid = a;
2101                         }
2102                 }
2103                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2104                 if (!max_faults)
2105                         break;
2106                 nodes = max_group;
2107         }
2108         return nid;
2109 }
2110
2111 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2112 {
2113         int seq, nid, max_nid = NUMA_NO_NODE;
2114         unsigned long max_faults = 0;
2115         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2116         unsigned long total_faults;
2117         u64 runtime, period;
2118         spinlock_t *group_lock = NULL;
2119
2120         /*
2121          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2122          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2123          * that the field is read in a single access:
2124          */
2125         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2126         if (p->numa_scan_seq == seq)
2127                 return;
2128         p->numa_scan_seq = seq;
2129         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2130
2131         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2132                        p->numa_faults_locality[1];
2133         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2134
2135         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2136         if (p->numa_group) {
2137                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2138                 spin_lock_irq(group_lock);
2139         }
2140
2141         /* Find the node with the highest number of faults */
2142         for_each_online_node(nid) {
2143                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2144                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2145                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2146                 int priv;
2147
2148                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2149                         long diff, f_diff, f_weight;
2150
2151                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2152                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2153                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2154                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2155
2156                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2157                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2158                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2159                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2160
2161                         /*
2162                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2163                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2164                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2165                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2166                          * faults are less important.
2167                          */
2168                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2169                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2170                                    (total_faults + 1);
2171                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2172                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2173
2174                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2175                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2176                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2177                         p->total_numa_faults += diff;
2178                         if (p->numa_group) {
2179                                 /*
2180                                  * safe because we can only change our own group
2181                                  *
2182                                  * mem_idx represents the offset for a given
2183                                  * nid and priv in a specific region because it
2184                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2185                                  */
2186                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2187                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2188                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2189                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2190                         }
2191                 }
2192
2193                 if (!p->numa_group) {
2194                         if (faults > max_faults) {
2195                                 max_faults = faults;
2196                                 max_nid = nid;
2197                         }
2198                 } else if (group_faults > max_faults) {
2199                         max_faults = group_faults;
2200                         max_nid = nid;
2201                 }
2202         }
2203
2204         if (p->numa_group) {
2205                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2206                 spin_unlock_irq(group_lock);
2207                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2208         }
2209
2210         if (max_faults) {
2211                 /* Set the new preferred node */
2212                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2213                         sched_setnuma(p, max_nid);
2214         }
2215
2216         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2217 }
2218
2219 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2220 {
2221         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2222 }
2223
2224 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2225 {
2226         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2227                 kfree_rcu(grp, rcu);
2228 }
2229
2230 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2231                         int *priv)
2232 {
2233         struct numa_group *grp, *my_grp;
2234         struct task_struct *tsk;
2235         bool join = false;
2236         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2237         int i;
2238
2239         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2240                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2241                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2242
2243                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2244                 if (!grp)
2245                         return;
2246
2247                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2248                 grp->active_nodes = 1;
2249                 grp->max_faults_cpu = 0;
2250                 spin_lock_init(&grp->lock);
2251                 grp->gid = p->pid;
2252                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2253                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2254                                                 nr_node_ids;
2255
2256                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2257                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2258
2259                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2260
2261                 grp->nr_tasks++;
2262                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2263         }
2264
2265         rcu_read_lock();
2266         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2267
2268         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2269                 goto no_join;
2270
2271         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2272         if (!grp)
2273                 goto no_join;
2274
2275         my_grp = p->numa_group;
2276         if (grp == my_grp)
2277                 goto no_join;
2278
2279         /*
2280          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2281          * the other task will join us.
2282          */
2283         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2284                 goto no_join;
2285
2286         /*
2287          * Tie-break on the grp address.
2288          */
2289         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2290                 goto no_join;
2291
2292         /* Always join threads in the same process. */
2293         if (tsk->mm == current->mm)
2294                 join = true;
2295
2296         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2297         if (flags & TNF_SHARED)
2298                 join = true;
2299
2300         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2301         *priv = !join;
2302
2303         if (join && !get_numa_group(grp))
2304                 goto no_join;
2305
2306         rcu_read_unlock();
2307
2308         if (!join)
2309                 return;
2310
2311         BUG_ON(irqs_disabled());
2312         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2313
2314         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2315                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2316                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2317         }
2318         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2319         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2320
2321         my_grp->nr_tasks--;
2322         grp->nr_tasks++;
2323
2324         spin_unlock(&my_grp->lock);
2325         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2326
2327         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2328
2329         put_numa_group(my_grp);
2330         return;
2331
2332 no_join:
2333         rcu_read_unlock();
2334         return;
2335 }
2336
2337 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2338 {
2339         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2340         void *numa_faults = p->numa_faults;
2341         unsigned long flags;
2342         int i;
2343
2344         if (grp) {
2345                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2346                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2347                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2348                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2349
2350                 grp->nr_tasks--;
2351                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2352                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2353                 put_numa_group(grp);
2354         }
2355
2356         p->numa_faults = NULL;
2357         kfree(numa_faults);
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2362  */
2363 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2364 {
2365         struct task_struct *p = current;
2366         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2367         int cpu_node = task_node(current);
2368         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2369         struct numa_group *ng;
2370         int priv;
2371
2372         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2373                 return;
2374
2375         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2376         if (!p->mm)
2377                 return;
2378
2379         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2380         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2381                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2382                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2383
2384                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2385                 if (!p->numa_faults)
2386                         return;
2387
2388                 p->total_numa_faults = 0;
2389                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2390         }
2391
2392         /*
2393          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2394          * to be private if the accessing pid has not changed
2395          */
2396         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2397                 priv = 1;
2398         } else {
2399                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2400                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2401                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2402         }
2403
2404         /*
2405          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2406          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2407          * actively using should be counted as local. This allows the
2408          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2409          */
2410         ng = p->numa_group;
2411         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2412                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2413                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2414                 local = 1;
2415
2416         /*
2417          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2418          * previously failed, or the scheduler moved us.
2419          */
2420         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2421                 task_numa_placement(p);
2422                 numa_migrate_preferred(p);
2423         }
2424
2425         if (migrated)
2426                 p->numa_pages_migrated += pages;
2427         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2428                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2429
2430         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2431         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2432         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2433 }
2434
2435 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2436 {
2437         /*
2438          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2439          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2440          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2441          * much of an issue though, since this is just used for
2442          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2443          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2444          */
2445         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2446         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2447 }
2448
2449 /*
2450  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2451  * Triggered from task_tick_numa().
2452  */
2453 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2454 {
2455         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2456         struct task_struct *p = current;
2457         struct mm_struct *mm = p->mm;
2458         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2459         struct vm_area_struct *vma;
2460         unsigned long start, end;
2461         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2462         long pages, virtpages;
2463
2464         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2465
2466         work->next = work; /* protect against double add */
2467         /*
2468          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2469          *
2470          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2471          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2472          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2473          * work.
2474          */
2475         if (p->flags & PF_EXITING)
2476                 return;
2477
2478         if (!mm->numa_next_scan) {
2479                 mm->numa_next_scan = now +
2480                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2481         }
2482
2483         /*
2484          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2485          */
2486         migrate = mm->numa_next_scan;
2487         if (time_before(now, migrate))
2488                 return;
2489
2490         if (p->numa_scan_period == 0) {
2491                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2492                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2493         }
2494
2495         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2496         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2497                 return;
2498
2499         /*
2500          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2501          * the next time around.
2502          */
2503         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2504
2505         start = mm->numa_scan_offset;
2506         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2507         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2508         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2509         if (!pages)
2510                 return;
2511
2512
2513         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2514                 return;
2515         vma = find_vma(mm, start);
2516         if (!vma) {
2517                 reset_ptenuma_scan(p);
2518                 start = 0;
2519                 vma = mm->mmap;
2520         }
2521         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2522                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2523                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2524                         continue;
2525                 }
2526
2527                 /*
2528                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2529                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2530                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2531                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2532                  */
2533                 if (!vma->vm_mm ||
2534                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2535                         continue;
2536
2537                 /*
2538                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2539                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2540                  */
2541                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2542                         continue;
2543
2544                 do {
2545                         start = max(start, vma->vm_start);
2546                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2547                         end = min(end, vma->vm_end);
2548                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2549
2550                         /*
2551                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2552                          * hpages that have at least one present PTE that
2553                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2554                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2555                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2556                          * areas faster.
2557                          */
2558                         if (nr_pte_updates)
2559                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2560                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2561
2562                         start = end;
2563                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2564                                 goto out;
2565
2566                         cond_resched();
2567                 } while (end != vma->vm_end);
2568         }
2569
2570 out:
2571         /*
2572          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2573          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2574          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2575          * scanner to the start so check it now.
2576          */
2577         if (vma)
2578                 mm->numa_scan_offset = start;
2579         else
2580                 reset_ptenuma_scan(p);
2581         up_read(&mm->mmap_sem);
2582
2583         /*
2584          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2585          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2586          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2587          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2588          */
2589         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2590                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2591                 p->node_stamp += 32 * diff;
2592         }
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Drive the periodic memory faults..
2597  */
2598 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2599 {
2600         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2601         u64 period, now;
2602
2603         /*
2604          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2605          */
2606         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2607                 return;
2608
2609         /*
2610          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2611          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2612          * task needs to have done some actual work before we bother with
2613          * NUMA placement.
2614          */
2615         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2616         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2617
2618         if (now > curr->node_stamp + period) {
2619                 if (!curr->node_stamp)
2620                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2621                 curr->node_stamp += period;
2622
2623                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2624                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2625                         task_work_add(curr, work, true);
2626                 }
2627         }
2628 }
2629
2630 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2631 {
2632         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2633         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2634
2635         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2636                 return;
2637
2638         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2639                 return;
2640
2641         if (src_nid == dst_nid)
2642                 return;
2643
2644         /*
2645          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2646          * has completed. This is most likely due to a new task that
2647          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2648          */
2649         if (p->numa_scan_seq) {
2650                 /*
2651                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2652                  * node or if the task was not previously running on
2653                  * the preferred node.
2654                  */
2655                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2656                     (p->numa_preferred_nid != NUMA_NO_NODE &&
2657                         src_nid != p->numa_preferred_nid))
2658                         return;
2659         }
2660
2661         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2662 }
2663
2664 #else
2665 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2666 {
2667 }
2668
2669 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2670 {
2671 }
2672
2673 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2674 {
2675 }
2676
2677 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2678 {
2679 }
2680
2681 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2682
2683 static void
2684 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2685 {
2686         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2687 #ifdef CONFIG_SMP
2688         if (entity_is_task(se)) {
2689                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2690
2691                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2692                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2693         }
2694 #endif
2695         cfs_rq->nr_running++;
2696 }
2697
2698 static void
2699 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2700 {
2701         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2702 #ifdef CONFIG_SMP
2703         if (entity_is_task(se)) {
2704                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2705                 list_del_init(&se->group_node);
2706         }
2707 #endif
2708         cfs_rq->nr_running--;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Signed add and clamp on underflow.
2713  *
2714  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2715  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2716  * values.
2717  */
2718 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2719         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2720         typeof(_val) val = (_val);                              \
2721         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2722                                                                 \
2723         res = var + val;                                        \
2724                                                                 \
2725         if (val < 0 && res > var)                               \
2726                 res = 0;                                        \
2727                                                                 \
2728         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2729 } while (0)
2730
2731 /*
2732  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2733  *
2734  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2735  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2736  * values.
2737  */
2738 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2739         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2740         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2741         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2742         res = var - val;                                        \
2743         if (res > var)                                          \
2744                 res = 0;                                        \
2745         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2746 } while (0)
2747
2748 /*
2749  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2750  *
2751  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2752  * and is thus optimized for local variable updates.
2753  */
2754 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2755         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2756         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2757 } while (0)
2758
2759 #ifdef CONFIG_SMP
2760 static inline void
2761 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2764
2765         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2766         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2767 }
2768
2769 static inline void
2770 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2771 {
2772         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2773
2774         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2775         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2776                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2777 }
2778
2779 static inline void
2780 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2781 {
2782         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2783         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2784 }
2785
2786 static inline void
2787 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2788 {
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2791 }
2792 #else
2793 static inline void
2794 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2795 static inline void
2796 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2797 static inline void
2798 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2799 static inline void
2800 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2801 #endif
2802
2803 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2804                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2805 {
2806         if (se->on_rq) {
2807                 /* commit outstanding execution time */
2808                 if (cfs_rq->curr == se)
2809                         update_curr(cfs_rq);
2810                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2811                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2812         }
2813         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2814
2815         se->runnable_weight = runnable;
2816         update_load_set(&se->load, weight);
2817
2818 #ifdef CONFIG_SMP
2819         do {
2820                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2821
2822                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2823                 se->avg.runnable_load_avg =
2824                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2825         } while (0);
2826 #endif
2827
2828         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2829         if (se->on_rq) {
2830                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2831                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2832         }
2833 }
2834
2835 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2836 {
2837         struct sched_entity *se = &p->se;
2838         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2839         struct load_weight *load = &se->load;
2840         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2841
2842         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2843         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2844 }
2845
2846 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2847 #ifdef CONFIG_SMP
2848 /*
2849  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2850  * global sum we all love to hate.
2851  *
2852  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2853  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2854  *
2855  *                     tg->weight * grq->load.weight
2856  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2857  *                        \Sum grq->load.weight
2858  *
2859  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2860  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2861  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2862  *
2863  * So instead of the above, we substitute:
2864  *
2865  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2866  *
2867  * which yields the following:
2868  *
2869  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2870  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2871  *                              tg->load_avg
2872  *
2873  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2874  *
2875  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2876  *
2877  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2878  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2879  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2880  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2881  * yielding bad latency etc..
2882  *
2883  * Now, in that special case (1) reduces to:
2884  *
2885  *                     tg->weight * grq->load.weight
2886  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2887  *                          grp->load.weight
2888  *
2889  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2890  *
2891  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2892  * UP case, like:
2893  *
2894  *   ge->load.weight =
2895  *
2896  *              tg->weight * grq->load.weight
2897  *     ---------------------------------------------------         (5)
2898  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2899  *
2900  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2901  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2902  *
2903  *
2904  *                     tg->weight * grq->load.weight
2905  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2906  *                              tg_load_avg'
2907  *
2908  * Where:
2909  *
2910  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2911  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2912  *
2913  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2914  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2915  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2916  *
2917  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2918  *
2919  * hence icky!
2920  */
2921 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2922 {
2923         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2924         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2925
2926         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2927
2928         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2929
2930         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2931
2932         /* Ensure tg_weight >= load */
2933         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2934         tg_weight += load;
2935
2936         shares = (tg_shares * load);
2937         if (tg_weight)
2938                 shares /= tg_weight;
2939
2940         /*
2941          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2942          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2943          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2944          * the group on a CPU.
2945          *
2946          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2947          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2948          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2949          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2950          * instead of 0.
2951          */
2952         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2953 }
2954
2955 /*
2956  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2957  * the group entity weight calculated above.
2958  *
2959  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2960  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2961  * does not represent the runnable weight.
2962  *
2963  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2964  * runqueue:
2965  *
2966  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2967  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2968  *                                               grq->avg.load_avg
2969  *
2970  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2971  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2972  *
2973  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2974  *
2975  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2976  *              -----------------------------------------------------   (8)
2977  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2978  *
2979  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2980  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2981  */
2982 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2983 {
2984         long runnable, load_avg;
2985
2986         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2987                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2988
2989         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2990                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2991
2992         runnable *= shares;
2993         if (load_avg)
2994                 runnable /= load_avg;
2995
2996         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2997 }
2998 #endif /* CONFIG_SMP */
2999
3000 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3001
3002 /*
3003  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3004  * runqueue.
3005  */
3006 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3007 {
3008         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3009         long shares, runnable;
3010
3011         if (!gcfs_rq)
3012                 return;
3013
3014         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3015                 return;
3016
3017 #ifndef CONFIG_SMP
3018         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3019
3020         if (likely(se->load.weight == shares))
3021                 return;
3022 #else
3023         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3024         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3025 #endif
3026
3027         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3028 }
3029
3030 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3031 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3032 {
3033 }
3034 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3035
3036 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3037 {
3038         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3039
3040         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3041                 /*
3042                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3043                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3044                  * a real problem.
3045                  *
3046                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3047                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3048                  * number include things like RT tasks.
3049                  *
3050                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3051                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3052                  *
3053                  * See cpu_util().
3054                  */
3055                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3056         }
3057 }
3058
3059 #ifdef CONFIG_SMP
3060 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3061 /**
3062  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3063  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3064  * @force: update regardless of how small the difference
3065  *
3066  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3067  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3068  * considerations.
3069  *
3070  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3071  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3072  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3073  *
3074  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3075  */
3076 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3077 {
3078         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3079
3080         /*
3081          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3082          */
3083         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3084                 return;
3085
3086         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3087                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3088                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3089         }
3090 }
3091
3092 /*
3093  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3094  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3095  * including the state of rq->lock, should be made.
3096  */
3097 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3098                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3099 {
3100         u64 p_last_update_time;
3101         u64 n_last_update_time;
3102
3103         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3104                 return;
3105
3106         /*
3107          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3108          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3109          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3110          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3111          * the wakee more load sounds not bad.
3112          */
3113         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3114                 return;
3115
3116 #ifndef CONFIG_64BIT
3117         {
3118                 u64 p_last_update_time_copy;
3119                 u64 n_last_update_time_copy;
3120
3121                 do {
3122                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3123                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3124
3125                         smp_rmb();
3126
3127                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3128                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3129
3130                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3131                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3132         }
3133 #else
3134         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3135         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3136 #endif
3137         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3138         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3139 }
3140
3141
3142 /*
3143  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3144  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3145  * that for each group:
3146  *
3147  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3148  *
3149  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3150  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3151  *
3152  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3153  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3154  * their PELT windows aligned).
3155  *
3156  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3157  *
3158  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3159  *
3160  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3161  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3162  *
3163  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3164  *
3165  * And per (1) we have:
3166  *
3167  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3168  *
3169  * Which gives:
3170  *
3171  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3172  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3173  *                               grq->load.weight
3174  *
3175  * Except that is wrong!
3176  *
3177  * Because while for entities historical weight is not important and we
3178  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3179  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3180  *
3181  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3182  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3183  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3184  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3185  *
3186  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3187  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3188  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3189  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3190  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3191  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3192  *
3193  * So we'll have to approximate.. :/
3194  *
3195  * Given the constraint:
3196  *
3197  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3198  *
3199  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3200  * overlap.
3201  *
3202  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3203  *
3204  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3205  *
3206  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3207  *
3208  */
3209
3210 static inline void
3211 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3212 {
3213         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3214
3215         /* Nothing to update */
3216         if (!delta)
3217                 return;
3218
3219         /*
3220          * The relation between sum and avg is:
3221          *
3222          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3223          *
3224          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3225          */
3226
3227         /* Set new sched_entity's utilization */
3228         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3229         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3230
3231         /* Update parent cfs_rq utilization */
3232         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3233         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3234 }
3235
3236 static inline void
3237 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3238 {
3239         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3240         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3241         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3242         s64 delta_sum;
3243
3244         if (!runnable_sum)
3245                 return;
3246
3247         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3248
3249         if (runnable_sum >= 0) {
3250                 /*
3251                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3252                  * the CPU is saturated running == runnable.
3253                  */
3254                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3255                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3256         } else {
3257                 /*
3258                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3259                  * assuming all tasks are equally runnable.
3260                  */
3261                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3262                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3263                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3264                 }
3265
3266                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3267                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3268         }
3269
3270         /*
3271          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3272          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3273          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3274          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3275          */
3276         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3277         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3278
3279         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3280         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3281
3282         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3283         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3284
3285         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3286         se->avg.load_avg = load_avg;
3287         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3288         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3289
3290         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3291         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3292         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3293         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3294
3295         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3296         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3297
3298         if (se->on_rq) {
3299                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3300                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3301         }
3302 }
3303
3304 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3305 {
3306         cfs_rq->propagate = 1;
3307         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3308 }
3309
3310 /* Update task and its cfs_rq load average */
3311 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3312 {
3313         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3314
3315         if (entity_is_task(se))
3316                 return 0;
3317
3318         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3319         if (!gcfs_rq->propagate)
3320                 return 0;
3321
3322         gcfs_rq->propagate = 0;
3323
3324         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3325
3326         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3327
3328         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3329         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3330
3331         return 1;
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3336  * group_entity:
3337  */
3338 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3339 {
3340         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3341
3342         /*
3343          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3344          * decay it:
3345          */
3346         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3347                 return false;
3348
3349         /*
3350          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3351          * the utilization of the sched_entity:
3352          */
3353         if (gcfs_rq->propagate)
3354                 return false;
3355
3356         /*
3357          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3358          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3359          * waste of time to try to decay it:
3360          */
3361         return true;
3362 }
3363
3364 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3365
3366 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3367
3368 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3369 {
3370         return 0;
3371 }
3372
3373 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3374
3375 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3376
3377 /**
3378  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3379  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3380  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3381  *
3382  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3383  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3384  * post_init_entity_util_avg().
3385  *
3386  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3387  *
3388  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3389  *
3390  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3391  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3392  */
3393 static inline int
3394 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3397         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3398         int decayed = 0;
3399
3400         if (cfs_rq->removed.nr) {
3401                 unsigned long r;
3402                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3403
3404                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3405                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3406                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3407                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3408                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3409                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3410
3411                 r = removed_load;
3412                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3413                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3414
3415                 r = removed_util;
3416                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3417                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3418
3419                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3420
3421                 decayed = 1;
3422         }
3423
3424         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3425
3426 #ifndef CONFIG_64BIT
3427         smp_wmb();
3428         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3429 #endif
3430
3431         if (decayed)
3432                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3433
3434         return decayed;
3435 }
3436
3437 /**
3438  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3439  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3440  * @se: sched_entity to attach
3441  * @flags: migration hints
3442  *
3443  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3444  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3445  */
3446 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3447 {
3448         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3449
3450         /*
3451          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3452          * window because without that, really weird and wonderful things can
3453          * happen.
3454          *
3455          * XXX illustrate
3456          */
3457         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3458         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3459
3460         /*
3461          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3462          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3463          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3464          * _sum a little.
3465          */
3466         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3467
3468         se->avg.load_sum = divider;
3469         if (se_weight(se)) {
3470                 se->avg.load_sum =
3471                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3472         }
3473
3474         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3475
3476         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3477         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3478         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3479
3480         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3481
3482         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3483 }
3484
3485 /**
3486  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3487  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3488  * @se: sched_entity to detach
3489  *
3490  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3491  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3492  */
3493 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3494 {
3495         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3496         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3497         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3498
3499         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3500
3501         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Optional action to be done while updating the load average
3506  */
3507 #define UPDATE_TG       0x1
3508 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3509 #define DO_ATTACH       0x4
3510
3511 /* Update task and its cfs_rq load average */
3512 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3513 {
3514         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3515         int decayed;
3516
3517         /*
3518          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3519          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3520          */
3521         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3522                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3523
3524         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3525         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3526
3527         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3528
3529                 /*
3530                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3531                  * !last_update_time means we've passed through
3532                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3533                  *
3534                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3535                  */
3536                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3537                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3538
3539         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3540                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3541 }
3542
3543 #ifndef CONFIG_64BIT
3544 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3545 {
3546         u64 last_update_time_copy;
3547         u64 last_update_time;
3548
3549         do {
3550                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3551                 smp_rmb();
3552                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3553         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3554
3555         return last_update_time;
3556 }
3557 #else
3558 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3559 {
3560         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3561 }
3562 #endif
3563
3564 /*
3565  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3566  * the previous rq.
3567  */
3568 static void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3569 {
3570         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3571         u64 last_update_time;
3572
3573         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3574         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3579  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3580  */
3581 static void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3582 {
3583         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3584         unsigned long flags;
3585
3586         /*
3587          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3588          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3589          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3590          */
3591
3592         sync_entity_load_avg(se);
3593
3594         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3595         ++cfs_rq->removed.nr;
3596         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3597         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3598         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3599         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3600 }
3601
3602 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3603 {
3604         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3605 }
3606
3607 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3608 {
3609         return cfs_rq->avg.load_avg;
3610 }
3611
3612 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3613
3614 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3615 {
3616         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3617 }
3618
3619 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3620 {
3621         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3622
3623         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3624 }
3625
3626 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3627 {
3628         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3629 }
3630
3631 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3632                                     struct task_struct *p)
3633 {
3634         unsigned int enqueued;
3635
3636         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3637                 return;
3638
3639         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3640         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3641         enqueued += _task_util_est(p);
3642         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3643 }
3644
3645 /*
3646  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3647  * based on the observation that:
3648  *
3649  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3650  *
3651  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3652  */
3653 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3654 {
3655         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3656 }
3657
3658 static void
3659 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3660 {
3661         long last_ewma_diff;
3662         struct util_est ue;
3663         int cpu;
3664
3665         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3666                 return;
3667
3668         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3669         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3670         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3671         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3672
3673         /*
3674          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3675          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3676          */
3677         if (!task_sleep)
3678                 return;
3679
3680         /*
3681          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3682          * skip the util_est update.
3683          */
3684         ue = p->se.avg.util_est;
3685         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3686                 return;
3687
3688         /*
3689          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3690          * already ~1% close to its last activation value.
3691          */
3692         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3693         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3694         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3695                 return;
3696
3697         /*
3698          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3699          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3700          */
3701         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3702         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3703                 return;
3704
3705         /*
3706          * Update Task's estimated utilization
3707          *
3708          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3709          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3710          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3711          * Weighted Moving Average (EWMA):
3712          *
3713          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3714          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3715          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3716          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3717          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3718          *
3719          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3720          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3721          */
3722         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3723         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3724         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3725         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3726 }
3727
3728 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3729 {
3730         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3731 }
3732
3733 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3734 {
3735         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3736                 return;
3737
3738         if (!p) {
3739                 rq->misfit_task_load = 0;
3740                 return;
3741         }
3742
3743         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3744                 rq->misfit_task_load = 0;
3745                 return;
3746         }
3747
3748         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3749 }
3750
3751 #else /* CONFIG_SMP */
3752
3753 #define UPDATE_TG       0x0
3754 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3755 #define DO_ATTACH       0x0
3756
3757 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3758 {
3759         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3760 }
3761
3762 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3763
3764 static inline void
3765 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3766 static inline void
3767 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3768
3769 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3770 {
3771         return 0;
3772 }
3773
3774 static inline void
3775 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3776
3777 static inline void
3778 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3779                  bool task_sleep) {}
3780 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3781
3782 #endif /* CONFIG_SMP */
3783
3784 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3785 {
3786 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3787         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3788
3789         if (d < 0)
3790                 d = -d;
3791
3792         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3793                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3794 #endif
3795 }
3796
3797 static void
3798 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3799 {
3800         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3801
3802         /*
3803          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3804          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3805          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3806          * stays open at the end.
3807          */
3808         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3809                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3810
3811         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3812         if (!initial) {
3813                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3814
3815                 /*
3816                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3817                  * for a gentler effect of sleepers:
3818                  */
3819                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3820                         thresh >>= 1;
3821
3822                 vruntime -= thresh;
3823         }
3824
3825         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3826         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3827 }
3828
3829 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3830
3831 static inline void check_schedstat_required(void)
3832 {
3833 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3834         if (schedstat_enabled())
3835                 return;
3836
3837         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3838         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3839                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3840                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3841                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3842                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3843                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3844                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3845                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3846                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3847         }
3848 #endif
3849 }
3850
3851
3852 /*
3853  * MIGRATION
3854  *
3855  *      dequeue
3856  *        update_curr()
3857  *          update_min_vruntime()
3858  *        vruntime -= min_vruntime
3859  *
3860  *      enqueue
3861  *        update_curr()
3862  *          update_min_vruntime()
3863  *        vruntime += min_vruntime
3864  *
3865  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3866  * min_vruntime are up-to-date.
3867  *
3868  * WAKEUP (remote)
3869  *
3870  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3871  *        vruntime -= min_vruntime
3872  *
3873  *      enqueue
3874  *        update_curr()
3875  *          update_min_vruntime()
3876  *        vruntime += min_vruntime
3877  *
3878  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3879  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3880  */
3881
3882 static void
3883 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3884 {
3885         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3886         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3887
3888         /*
3889          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3890          * update_curr().
3891          */
3892         if (renorm && curr)
3893                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3894
3895         update_curr(cfs_rq);
3896
3897         /*
3898          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3899          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3900          * placed in the past could significantly boost this task to the
3901          * fairness detriment of existing tasks.
3902          */
3903         if (renorm && !curr)
3904                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3905
3906         /*
3907          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3908          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3909          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3910          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3911          *     its group cfs_rq
3912          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3913          */
3914         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3915         update_cfs_group(se);
3916         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3917         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3918
3919         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3920                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3921
3922         check_schedstat_required();
3923         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3924         check_spread(cfs_rq, se);
3925         if (!curr)
3926                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3927         se->on_rq = 1;
3928
3929         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3930                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3931                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3932         }
3933 }
3934
3935 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3936 {
3937         for_each_sched_entity(se) {
3938                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3939                 if (cfs_rq->last != se)
3940                         break;
3941
3942                 cfs_rq->last = NULL;
3943         }
3944 }
3945
3946 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3947 {
3948         for_each_sched_entity(se) {
3949                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3950                 if (cfs_rq->next != se)
3951                         break;
3952
3953                 cfs_rq->next = NULL;
3954         }
3955 }
3956
3957 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3958 {
3959         for_each_sched_entity(se) {
3960                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3961                 if (cfs_rq->skip != se)
3962                         break;
3963
3964                 cfs_rq->skip = NULL;
3965         }
3966 }
3967
3968 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3969 {
3970         if (cfs_rq->last == se)
3971                 __clear_buddies_last(se);
3972
3973         if (cfs_rq->next == se)
3974                 __clear_buddies_next(se);
3975
3976         if (cfs_rq->skip == se)
3977                 __clear_buddies_skip(se);
3978 }
3979
3980 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3981
3982 static void
3983 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3984 {
3985         /*
3986          * Update run-time statistics of the 'current'.
3987          */
3988         update_curr(cfs_rq);
3989
3990         /*
3991          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3992          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3993          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3994          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3995          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3996          *     of its group cfs_rq.
3997          */
3998         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
3999         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4000
4001         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4002
4003         clear_buddies(cfs_rq, se);
4004
4005         if (se != cfs_rq->curr)
4006                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4007         se->on_rq = 0;
4008         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4009
4010         /*
4011          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4012          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4013          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4014          * can move min_vruntime forward still more.
4015          */
4016         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4017                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4018
4019         /* return excess runtime on last dequeue */
4020         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4021
4022         update_cfs_group(se);
4023
4024         /*
4025          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4026          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4027          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4028          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4029          */
4030         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4031                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4032 }
4033
4034 /*
4035  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4036  */
4037 static void
4038 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4039 {
4040         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4041         struct sched_entity *se;
4042         s64 delta;
4043
4044         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4045         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4046         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4047                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4048                 /*
4049                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4050                  * re-elected due to buddy favours.
4051                  */
4052                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4053                 return;
4054         }
4055
4056         /*
4057          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4058          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4059          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4060          */
4061         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4062                 return;
4063
4064         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4065         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4066
4067         if (delta < 0)
4068                 return;
4069
4070         if (delta > ideal_runtime)
4071                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4072 }
4073
4074 static void
4075 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4076 {
4077         /* 'current' is not kept within the tree. */
4078         if (se->on_rq) {
4079                 /*
4080                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4081                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4082                  * runqueue.
4083                  */
4084                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4085                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4086                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4087         }
4088
4089         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4090         cfs_rq->curr = se;
4091
4092         /*
4093          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4094          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4095          * when there are only lesser-weight tasks around):
4096          */
4097         if (schedstat_enabled() &&
4098             rq_of(cfs_rq)->cfs.load.weight >= 2*se->load.weight) {
4099                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4100                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4101                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4102         }
4103
4104         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4105 }
4106
4107 static int
4108 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4109
4110 /*
4111  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4112  * 1) keep things fair between processes/task groups
4113  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4114  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4115  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4116  */
4117 static struct sched_entity *
4118 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4119 {
4120         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4121         struct sched_entity *se;
4122
4123         /*
4124          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4125          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4126          */
4127         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4128                 left = curr;
4129
4130         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4131
4132         /*
4133          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4134          * be done without getting too unfair.
4135          */
4136         if (cfs_rq->skip == se) {
4137                 struct sched_entity *second;
4138
4139                 if (se == curr) {
4140                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4141                 } else {
4142                         second = __pick_next_entity(se);
4143                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4144                                 second = curr;
4145                 }
4146
4147                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4148                         se = second;
4149         }
4150
4151         /*
4152          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4153          */
4154         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4155                 se = cfs_rq->last;
4156
4157         /*
4158          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4159          */
4160         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4161                 se = cfs_rq->next;
4162
4163         clear_buddies(cfs_rq, se);
4164
4165         return se;
4166 }
4167
4168 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4169
4170 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4171 {
4172         /*
4173          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4174          * was not called and update_curr() has to be done:
4175          */
4176         if (prev->on_rq)
4177                 update_curr(cfs_rq);
4178
4179         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4180         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4181
4182         check_spread(cfs_rq, prev);
4183
4184         if (prev->on_rq) {
4185                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4186                 /* Put 'current' back into the tree. */
4187                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4188                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4189                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4190         }
4191         cfs_rq->curr = NULL;
4192 }
4193
4194 static void
4195 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4196 {
4197         /*
4198          * Update run-time statistics of the 'current'.
4199          */
4200         update_curr(cfs_rq);
4201
4202         /*
4203          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4204          */
4205         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4206         update_cfs_group(curr);
4207
4208 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4209         /*
4210          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4211          * validating it and just reschedule.
4212          */
4213         if (queued) {
4214                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4215                 return;
4216         }
4217         /*
4218          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4219          */
4220         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4221                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4222                 return;
4223 #endif
4224
4225         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4226                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4227 }
4228
4229
4230 /**************************************************
4231  * CFS bandwidth control machinery
4232  */
4233
4234 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4235
4236 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4237 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4238
4239 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4240 {
4241         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4242 }
4243
4244 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4245 {
4246         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4247 }
4248
4249 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4250 {
4251         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4252 }
4253 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4254 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4255 {
4256         return true;
4257 }
4258
4259 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4260 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4261 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4262
4263 /*
4264  * default period for cfs group bandwidth.
4265  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4266  */
4267 static inline u64 default_cfs_period(void)
4268 {
4269         return 100000000ULL;
4270 }
4271
4272 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4273 {
4274         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4275 }
4276
4277 /*
4278  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4279  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4280  * additional synchronization around rq->lock.
4281  *
4282  * requires cfs_b->lock
4283  */
4284 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4285 {
4286         u64 now;
4287
4288         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4289                 return;
4290
4291         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4292         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4293         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4294         cfs_b->expires_seq++;
4295 }
4296
4297 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4298 {
4299         return &tg->cfs_bandwidth;
4300 }
4301
4302 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4303 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4304 {
4305         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4306                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4307
4308         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4309 }
4310
4311 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4312 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4313 {
4314         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4315         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4316         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4317         int expires_seq;
4318
4319         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4320         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4321
4322         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4323         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4324                 amount = min_amount;
4325         else {
4326                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4327
4328                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4329                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4330                         cfs_b->runtime -= amount;
4331                         cfs_b->idle = 0;
4332                 }
4333         }
4334         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4335         expires = cfs_b->runtime_expires;
4336         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4337
4338         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4339         /*
4340          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4341          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4342          * issued.
4343          */
4344         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4345                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4346                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4347         }
4348
4349         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4350 }
4351
4352 /*
4353  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4354  * fact that rq->clock snapshots this value.
4355  */
4356 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4357 {
4358         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4359
4360         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4361         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4362                 return;
4363
4364         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4365                 return;
4366
4367         /*
4368          * If the local deadline has passed we have to consider the
4369          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4370          * has not truly expired.
4371          *
4372          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4373          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4374          */
4375         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4376                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4377                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4378         } else {
4379                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4380                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4381         }
4382 }
4383
4384 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4385 {
4386         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4387         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4388         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4389
4390         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4391                 return;
4392
4393         /*
4394          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4395          * hierarchy can be throttled
4396          */
4397         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4398                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4399 }
4400
4401 static __always_inline
4402 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4403 {
4404         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4405                 return;
4406
4407         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4408 }
4409
4410 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4411 {
4412         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4413 }
4414
4415 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4417 {
4418         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4419 }
4420
4421 /*
4422  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4423  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4424  * load-balance operations.
4425  */
4426 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4427                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4428 {
4429         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4430
4431         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4432         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4433
4434         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4435                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4436 }
4437
4438 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4439 {
4440         struct rq *rq = data;
4441         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4442
4443         cfs_rq->throttle_count--;
4444         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4445                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4446                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4447                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4448
4449                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4450                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4451                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4452         }
4453
4454         return 0;
4455 }
4456
4457 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4458 {
4459         struct rq *rq = data;
4460         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4461
4462         /* group is entering throttled state, stop time */
4463         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4464                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4465                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4466         }
4467         cfs_rq->throttle_count++;
4468
4469         return 0;
4470 }
4471
4472 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4473 {
4474         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4476         struct sched_entity *se;
4477         long task_delta, dequeue = 1;
4478         bool empty;
4479
4480         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4481
4482         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4483         rcu_read_lock();
4484         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4485         rcu_read_unlock();
4486
4487         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4488         for_each_sched_entity(se) {
4489                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4490                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4491                 if (!se->on_rq)
4492                         break;
4493
4494                 if (dequeue)
4495                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4496                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4497
4498                 if (qcfs_rq->load.weight)
4499                         dequeue = 0;
4500         }
4501
4502         if (!se)
4503                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4504
4505         cfs_rq->throttled = 1;
4506         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4507         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4508         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4509
4510         /*
4511          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4512          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4513          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4514          */
4515         if (cfs_b->distribute_running)
4516                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4517         else
4518                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4519
4520         /*
4521          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4522          * timer is running.
4523          */
4524         if (empty)
4525                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4526
4527         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4528 }
4529
4530 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4531 {
4532         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4533         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4534         struct sched_entity *se;
4535         int enqueue = 1;
4536         long task_delta;
4537
4538         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4539
4540         cfs_rq->throttled = 0;
4541
4542         update_rq_clock(rq);
4543
4544         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4545         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4546         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4547         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4548
4549         /* update hierarchical throttle state */
4550         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4551
4552         if (!cfs_rq->load.weight)
4553                 return;
4554
4555         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4556         for_each_sched_entity(se) {
4557                 if (se->on_rq)
4558                         enqueue = 0;
4559
4560                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4561                 if (enqueue)
4562                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4563                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4564
4565                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4566                         break;
4567         }
4568
4569         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4570
4571         if (!se)
4572                 add_nr_running(rq, task_delta);
4573
4574         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4575         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4576                 resched_curr(rq);
4577 }
4578
4579 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4580                 u64 remaining, u64 expires)
4581 {
4582         struct cfs_rq *cfs_rq;
4583         u64 runtime;
4584         u64 starting_runtime = remaining;
4585
4586         rcu_read_lock();
4587         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4588                                 throttled_list) {
4589                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4590                 struct rq_flags rf;
4591
4592                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4593                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4594                         goto next;
4595
4596                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4597                 if (runtime > remaining)
4598                         runtime = remaining;
4599                 remaining -= runtime;
4600
4601                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4602                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4603
4604                 /* we check whether we're throttled above */
4605                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4606                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4607
4608 next:
4609                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4610
4611                 if (!remaining)
4612                         break;
4613         }
4614         rcu_read_unlock();
4615
4616         return starting_runtime - remaining;
4617 }
4618
4619 /*
4620  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4621  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4622  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4623  * used to track this state.
4624  */
4625 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4626 {
4627         u64 runtime, runtime_expires;
4628         int throttled;
4629
4630         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4631         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4632                 goto out_deactivate;
4633
4634         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4635         cfs_b->nr_periods += overrun;
4636
4637         /*
4638          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4639          * we're going inactive then everything else can be deferred
4640          */
4641         if (cfs_b->idle && !throttled)
4642                 goto out_deactivate;
4643
4644         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4645
4646         if (!throttled) {
4647                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4648                 cfs_b->idle = 1;
4649                 return 0;
4650         }
4651
4652         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4653         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4654
4655         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4656
4657         /*
4658          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4659          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4660          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4661          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4662          * only by limited amounts in that extreme case.
4663          */
4664         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4665                 runtime = cfs_b->runtime;
4666                 cfs_b->distribute_running = 1;
4667                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4668                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4669                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4670                                                  runtime_expires);
4671                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4672
4673                 cfs_b->distribute_running = 0;
4674                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4675
4676                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4677         }
4678
4679         /*
4680          * While we are ensured activity in the period following an
4681          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4682          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4683          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4684          */
4685         cfs_b->idle = 0;
4686
4687         return 0;
4688
4689 out_deactivate:
4690         return 1;
4691 }
4692
4693 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4694 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4695 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4696 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4697 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4698 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4699
4700 /*
4701  * Are we near the end of the current quota period?
4702  *
4703  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4704  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4705  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4706  */
4707 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4708 {
4709         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4710         u64 remaining;
4711
4712         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4713         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4714                 return 1;
4715
4716         /* is a quota refresh about to occur? */
4717         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4718         if (remaining < min_expire)
4719                 return 1;
4720
4721         return 0;
4722 }
4723
4724 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4725 {
4726         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4727
4728         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4729         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4730                 return;
4731
4732         /* don't push forwards an existing deferred unthrottle */
4733         if (cfs_b->slack_started)
4734                 return;
4735         cfs_b->slack_started = true;
4736
4737         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4738                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4739                         HRTIMER_MODE_REL);
4740 }
4741
4742 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4743 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4744 {
4745         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4746         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4747
4748         if (slack_runtime <= 0)
4749                 return;
4750
4751         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4752         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4753             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4754                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4755
4756                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4757                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4758                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4759                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4760         }
4761         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4762
4763         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4764         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4765 }
4766
4767 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4768 {
4769         if (!cfs_bandwidth_used())
4770                 return;
4771
4772         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4773                 return;
4774
4775         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4776 }
4777
4778 /*
4779  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4780  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4781  */
4782 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4783 {
4784         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4785         unsigned long flags;
4786         u64 expires;
4787
4788         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4789         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4790         cfs_b->slack_started = false;
4791         if (cfs_b->distribute_running) {
4792                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4793                 return;
4794         }
4795
4796         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4797                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4798                 return;
4799         }
4800
4801         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4802                 runtime = cfs_b->runtime;
4803
4804         expires = cfs_b->runtime_expires;
4805         if (runtime)
4806                 cfs_b->distribute_running = 1;
4807
4808         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4809
4810         if (!runtime)
4811                 return;
4812
4813         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4814
4815         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4816         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4817                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4818         cfs_b->distribute_running = 0;
4819         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4820 }
4821
4822 /*
4823  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4824  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4825  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4826  */
4827 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4828 {
4829         if (!cfs_bandwidth_used())
4830                 return;
4831
4832         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4833         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4834                 return;
4835
4836         /* ensure the group is not already throttled */
4837         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4838                 return;
4839
4840         /* update runtime allocation */
4841         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4842         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4843                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4844 }
4845
4846 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4847 {
4848         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4849
4850         if (!cfs_bandwidth_used())
4851                 return;
4852
4853         if (!tg->parent)
4854                 return;
4855
4856         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4857         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4858
4859         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4860         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4861 }
4862
4863 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4864 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4865 {
4866         if (!cfs_bandwidth_used())
4867                 return false;
4868
4869         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4870                 return false;
4871
4872         /*
4873          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4874          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4875          */
4876         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4877                 return true;
4878
4879         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4880         return true;
4881 }
4882
4883 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4884 {
4885         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4886                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4887
4888         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4889
4890         return HRTIMER_NORESTART;
4891 }
4892
4893 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4894
4895 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4896 {
4897         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4898                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4899         unsigned long flags;
4900         int overrun;
4901         int idle = 0;
4902         int count = 0;
4903
4904         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4905         for (;;) {
4906                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4907                 if (!overrun)
4908                         break;
4909
4910                 if (++count > 3) {
4911                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4912
4913                         new = (old * 147) / 128; /* ~115% */
4914                         new = min(new, max_cfs_quota_period);
4915
4916                         cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4917
4918                         /* since max is 1s, this is limited to 1e9^2, which fits in u64 */
4919                         cfs_b->quota *= new;
4920                         cfs_b->quota = div64_u64(cfs_b->quota, old);
4921
4922                         pr_warn_ratelimited(
4923         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4924                                 smp_processor_id(),
4925                                 div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4926                                 div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4927
4928                         /* reset count so we don't come right back in here */
4929                         count = 0;
4930                 }
4931
4932                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4933         }
4934         if (idle)
4935                 cfs_b->period_active = 0;
4936         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4937
4938         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4939 }
4940
4941 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4942 {
4943         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4944         cfs_b->runtime = 0;
4945         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4946         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4947
4948         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4949         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4950         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4951         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4952         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4953         cfs_b->distribute_running = 0;
4954         cfs_b->slack_started = false;
4955 }
4956
4957 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4958 {
4959         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4960         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4961 }
4962
4963 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4964 {
4965         u64 overrun;
4966
4967         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4968
4969         if (cfs_b->period_active)
4970                 return;
4971
4972         cfs_b->period_active = 1;
4973         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4974         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4975         cfs_b->expires_seq++;
4976         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4977 }
4978
4979 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4980 {
4981         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4982         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4983                 return;
4984
4985         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4986         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4987 }
4988
4989 /*
4990  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4991  *
4992  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4993  * bits doesn't do much.
4994  */
4995
4996 /* cpu online calback */
4997 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4998 {
4999         struct task_group *tg;
5000
5001         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5002
5003         rcu_read_lock();
5004         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5005                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5006                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5007
5008                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5009                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5010                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5011         }
5012         rcu_read_unlock();
5013 }
5014
5015 /* cpu offline callback */
5016 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5017 {
5018         struct task_group *tg;
5019
5020         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5021
5022         rcu_read_lock();
5023         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5024                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5025
5026                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5027                         continue;
5028
5029                 /*
5030                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5031                  * there's some valid quota amount
5032                  */
5033                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5034                 /*
5035                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5036                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5037                  */
5038                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5039
5040                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5041                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5042         }
5043         rcu_read_unlock();
5044 }
5045
5046 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5047
5048 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5049 {
5050         return false;
5051 }
5052
5053 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5054 {
5055         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5056 }
5057
5058 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5059 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5060 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5061 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5062 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5063
5064 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5065 {
5066         return 0;
5067 }
5068
5069 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5070 {
5071         return 0;
5072 }
5073
5074 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5075                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5076 {
5077         return 0;
5078 }
5079
5080 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5081
5082 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5083 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5084 #endif
5085
5086 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5087 {
5088         return NULL;
5089 }
5090 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5091 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5092 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5093
5094 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5095
5096 /**************************************************
5097  * CFS operations on tasks:
5098  */
5099
5100 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5101 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5102 {
5103         struct sched_entity *se = &p->se;
5104         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5105
5106         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5107
5108         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5109                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5110                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5111                 s64 delta = slice - ran;
5112
5113                 if (delta < 0) {
5114                         if (rq->curr == p)
5115                                 resched_curr(rq);
5116                         return;
5117                 }
5118                 hrtick_start(rq, delta);
5119         }
5120 }
5121
5122 /*
5123  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5124  * current task is from our class and nr_running is low enough
5125  * to matter.
5126  */
5127 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5128 {
5129         struct task_struct *curr = rq->curr;
5130
5131         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5132                 return;
5133
5134         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5135                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5136 }
5137 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5138 static inline void
5139 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5140 {
5141 }
5142
5143 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5144 {
5145 }
5146 #endif
5147
5148 #ifdef CONFIG_SMP
5149 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5150
5151 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5152 {
5153         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5154 }
5155
5156 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5157 {
5158         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu))
5159                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5160 }
5161 #else
5162 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5163 #endif
5164
5165 /*
5166  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5167  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5168  * then put the task into the rbtree:
5169  */
5170 static void
5171 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5172 {
5173         struct cfs_rq *cfs_rq;
5174         struct sched_entity *se = &p->se;
5175
5176         /*
5177          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5178          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5179          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5180          * estimated utilization, before we update schedutil.
5181          */
5182         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5183
5184         /*
5185          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5186          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5187          * passed.
5188          */
5189         if (p->in_iowait)
5190                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5191
5192         for_each_sched_entity(se) {
5193                 if (se->on_rq)
5194                         break;
5195                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5196                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5197
5198                 /*
5199                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5200                  *
5201                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5202                  * post the final h_nr_running increment below.
5203                  */
5204                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5205                         break;
5206                 cfs_rq->h_nr_running++;
5207
5208                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5209         }
5210
5211         for_each_sched_entity(se) {
5212                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5213                 cfs_rq->h_nr_running++;
5214
5215                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5216                         break;
5217
5218                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5219                 update_cfs_group(se);
5220         }
5221
5222         if (!se) {
5223                 add_nr_running(rq, 1);
5224                 /*
5225                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5226                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5227                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5228                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5229                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5230                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5231                  * overutilized flag detection.
5232                  *
5233                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5234                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5235                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5236                  * and the following generally works well enough in practice.
5237                  */
5238                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5239                         update_overutilized_status(rq);
5240
5241         }
5242
5243         if (cfs_bandwidth_used()) {
5244                 /*
5245                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5246                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5247                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5248                  * below.
5249                  */
5250                 for_each_sched_entity(se) {
5251                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5252
5253                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5254                                 break;
5255                 }
5256         }
5257
5258         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5259
5260         hrtick_update(rq);
5261 }
5262
5263 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5264
5265 /*
5266  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5267  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5268  * update the fair scheduling stats:
5269  */
5270 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5271 {
5272         struct cfs_rq *cfs_rq;
5273         struct sched_entity *se = &p->se;
5274         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5275
5276         for_each_sched_entity(se) {
5277                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5278                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5279
5280                 /*
5281                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5282                  *
5283                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5284                  * post the final h_nr_running decrement below.
5285                 */
5286                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5287                         break;
5288                 cfs_rq->h_nr_running--;
5289
5290                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5291                 if (cfs_rq->load.weight) {
5292                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5293                         se = parent_entity(se);
5294                         /*
5295                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5296                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5297                          */
5298                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5299                                 set_next_buddy(se);
5300                         break;
5301                 }
5302                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5303         }
5304
5305         for_each_sched_entity(se) {
5306                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5307                 cfs_rq->h_nr_running--;
5308
5309                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5310                         break;
5311
5312                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5313                 update_cfs_group(se);
5314         }
5315
5316         if (!se)
5317                 sub_nr_running(rq, 1);
5318
5319         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5320         hrtick_update(rq);
5321 }
5322
5323 #ifdef CONFIG_SMP
5324
5325 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5326 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5327 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5328
5329 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5330
5331 static struct {
5332         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5333         atomic_t nr_cpus;
5334         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5335         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5336         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5337 } nohz ____cacheline_aligned;
5338
5339 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5340
5341 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5342 {
5343         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5344 }
5345
5346 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5347 {
5348         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5349 }
5350
5351 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5352 {
5353         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5354         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5355         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5356
5357         if (nr_running)
5358                 return load_avg / nr_running;
5359
5360         return 0;
5361 }
5362
5363 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5364 {
5365         /*
5366          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5367          * jiffy will not have built up many flips.
5368          */
5369         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5370                 current->wakee_flips >>= 1;
5371                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5372         }
5373
5374         if (current->last_wakee != p) {
5375                 current->last_wakee = p;
5376                 current->wakee_flips++;
5377         }
5378 }
5379
5380 /*
5381  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5382  *
5383  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5384  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5385  *
5386  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5387  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5388  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5389  *
5390  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5391  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5392  *
5393  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5394  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5395  * socket size.
5396  */
5397 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5398 {
5399         unsigned int master = current->wakee_flips;
5400         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5401         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5402
5403         if (master < slave)
5404                 swap(master, slave);
5405         if (slave < factor || master < slave * factor)
5406                 return 0;
5407         return 1;
5408 }
5409
5410 /*
5411  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5412  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5413  * CPU.
5414  *
5415  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5416  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5417  *
5418  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5419  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5420  *                        for the overloaded case.
5421  */
5422 static int
5423 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5424 {
5425         /*
5426          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5427          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5428          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5429          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5430          *
5431          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5432          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5433          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5434          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5435          * on one CPU.
5436          */
5437         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5438                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5439
5440         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5441                 return this_cpu;
5442
5443         return nr_cpumask_bits;
5444 }
5445
5446 static int
5447 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5448                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5449 {
5450         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5451         unsigned long task_load;
5452
5453         this_eff_load = weighted_cpuload(cpu_rq(this_cpu));
5454
5455         if (sync) {
5456                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5457
5458                 if (current_load > this_eff_load)
5459                         return this_cpu;
5460
5461                 this_eff_load -= current_load;
5462         }
5463
5464         task_load = task_h_load(p);
5465
5466         this_eff_load += task_load;
5467         if (sched_feat(WA_BIAS))
5468                 this_eff_load *= 100;
5469         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5470
5471         prev_eff_load = weighted_cpuload(cpu_rq(prev_cpu));
5472         prev_eff_load -= task_load;
5473         if (sched_feat(WA_BIAS))
5474                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5475         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5476
5477         /*
5478          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5479          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5480          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5481          * idle.
5482          */
5483         if (sync)
5484                 prev_eff_load += 1;
5485
5486         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5487 }
5488
5489 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5490                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5491 {
5492         int target = nr_cpumask_bits;
5493
5494         if (sched_feat(WA_IDLE))
5495                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5496
5497         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5498                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5499
5500         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5501         if (target == nr_cpumask_bits)
5502                 return prev_cpu;
5503
5504         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5505         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5506         return target;
5507 }
5508
5509 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5510
5511 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5512 {
5513         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5514 }
5515
5516 /*
5517  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5518  * domain.
5519  *
5520  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5521  */
5522 static struct sched_group *
5523 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5524                   int this_cpu, int sd_flag)
5525 {
5526         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5527         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5528         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5529         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5530         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5531         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5532         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5533         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5534                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5535
5536         do {
5537                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5538                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5539                 int local_group;
5540                 int i;
5541
5542                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5543                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5544                                         p->cpus_ptr))
5545                         continue;
5546
5547                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5548                                                sched_group_span(group));
5549
5550                 /*
5551                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5552                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5553                  */
5554                 avg_load = 0;
5555                 runnable_load = 0;
5556                 max_spare_cap = 0;
5557
5558                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5559                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5560                         runnable_load += load;
5561
5562                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5563
5564                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5565
5566                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5567                                 max_spare_cap = spare_cap;
5568                 }
5569
5570                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5571                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5572                                         group->sgc->capacity;
5573                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5574                                         group->sgc->capacity;
5575
5576                 if (local_group) {
5577                         this_runnable_load = runnable_load;
5578                         this_avg_load = avg_load;
5579                         this_spare = max_spare_cap;
5580                 } else {
5581                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5582                                 /*
5583                                  * The runnable load is significantly smaller
5584                                  * so we can pick this new CPU:
5585                                  */
5586                                 min_runnable_load = runnable_load;
5587                                 min_avg_load = avg_load;
5588                                 idlest = group;
5589                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5590                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5591                                 /*
5592                                  * The runnable loads are close so take the
5593                                  * blocked load into account through avg_load:
5594                                  */
5595                                 min_avg_load = avg_load;
5596                                 idlest = group;
5597                         }
5598
5599                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5600                                 most_spare = max_spare_cap;
5601                                 most_spare_sg = group;
5602                         }
5603                 }
5604         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5605
5606         /*
5607          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5608          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5609          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5610          * so we allow for some task stuffing by using
5611          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5612          *
5613          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5614          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5615          * utilization.
5616          */
5617         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5618                 goto skip_spare;
5619
5620         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5621             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5622                 return NULL;
5623
5624         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5625                 return most_spare_sg;
5626
5627 skip_spare:
5628         if (!idlest)
5629                 return NULL;
5630
5631         /*
5632          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5633          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5634          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5635          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5636          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5637          * staying local.
5638          */
5639         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5640             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5641                 return NULL;
5642
5643         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5644                 return NULL;
5645
5646         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5647              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5648                 return NULL;
5649
5650         return idlest;
5651 }
5652
5653 /*
5654  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5655  */
5656 static int
5657 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5658 {
5659         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5660         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5661         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5662         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5663         int shallowest_idle_cpu = -1;
5664         int i;
5665
5666         /* Check if we have any choice: */
5667         if (group->group_weight == 1)
5668                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5669
5670         /* Traverse only the allowed CPUs */
5671         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), p->cpus_ptr) {
5672                 if (available_idle_cpu(i)) {
5673                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5674                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5675                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5676                                 /*
5677                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5678                                  * has the smallest exit latency irrespective
5679                                  * of any idle timestamp.
5680                                  */
5681                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5682                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5683                                 shallowest_idle_cpu = i;
5684                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5685                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5686                                 /*
5687                                  * If equal or no active idle state, then
5688                                  * the most recently idled CPU might have
5689                                  * a warmer cache.
5690                                  */
5691                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5692                                 shallowest_idle_cpu = i;
5693                         }
5694                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5695                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5696                         if (load < min_load) {
5697                                 min_load = load;
5698                                 least_loaded_cpu = i;
5699                         }
5700                 }
5701         }
5702
5703         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5704 }
5705
5706 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5707                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5708 {
5709         int new_cpu = cpu;
5710
5711         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr))
5712                 return prev_cpu;
5713
5714         /*
5715          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5716          * prev_cpu's last_update_time.
5717          */
5718         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5719                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5720
5721         while (sd) {
5722                 struct sched_group *group;
5723                 struct sched_domain *tmp;
5724                 int weight;
5725
5726                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5727                         sd = sd->child;
5728                         continue;
5729                 }
5730
5731                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5732                 if (!group) {
5733                         sd = sd->child;
5734                         continue;
5735                 }
5736
5737                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
5738                 if (new_cpu == cpu) {
5739                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
5740                         sd = sd->child;
5741                         continue;
5742                 }
5743
5744                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
5745                 cpu = new_cpu;
5746                 weight = sd->span_weight;
5747                 sd = NULL;
5748                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5749                         if (weight <= tmp->span_weight)
5750                                 break;
5751                         if (tmp->flags & sd_flag)
5752                                 sd = tmp;
5753                 }
5754         }
5755
5756         return new_cpu;
5757 }
5758
5759 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5760 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
5761 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
5762
5763 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5764 {
5765         struct sched_domain_shared *sds;
5766
5767         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5768         if (sds)
5769                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5770 }
5771
5772 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5773 {
5774         struct sched_domain_shared *sds;
5775
5776         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5777         if (sds)
5778                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5779
5780         return def;
5781 }
5782
5783 /*
5784  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5785  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5786  *
5787  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5788  * state should be fairly cheap.
5789  */
5790 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5791 {
5792         int core = cpu_of(rq);
5793         int cpu;
5794
5795         rcu_read_lock();
5796         if (test_idle_cores(core, true))
5797                 goto unlock;
5798
5799         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5800                 if (cpu == core)
5801                         continue;
5802
5803                 if (!available_idle_cpu(cpu))
5804                         goto unlock;
5805         }
5806
5807         set_idle_cores(core, 1);
5808 unlock:
5809         rcu_read_unlock();
5810 }
5811
5812 /*
5813  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5814  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5815  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5816  */
5817 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5818 {
5819         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5820         int core, cpu;
5821
5822         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5823                 return -1;
5824
5825         if (!test_idle_cores(target, false))
5826                 return -1;
5827
5828         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), p->cpus_ptr);
5829
5830         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5831                 bool idle = true;
5832
5833                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5834                         __cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5835                         if (!available_idle_cpu(cpu))
5836                                 idle = false;
5837                 }
5838
5839                 if (idle)
5840                         return core;
5841         }
5842
5843         /*
5844          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5845          */
5846         set_idle_cores(target, 0);
5847
5848         return -1;
5849 }
5850
5851 /*
5852  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5853  */
5854 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5855 {
5856         int cpu;
5857
5858         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5859                 return -1;
5860
5861         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5862                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5863                         continue;
5864                 if (available_idle_cpu(cpu))
5865                         return cpu;
5866         }
5867
5868         return -1;
5869 }
5870
5871 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5872
5873 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5874 {
5875         return -1;
5876 }
5877
5878 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, int target)
5879 {
5880         return -1;
5881 }
5882
5883 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5884
5885 /*
5886  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5887  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5888  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5889  */
5890 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5891 {
5892         struct sched_domain *this_sd;
5893         u64 avg_cost, avg_idle;
5894         u64 time, cost;
5895         s64 delta;
5896         int cpu, nr = INT_MAX;
5897
5898         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5899         if (!this_sd)
5900                 return -1;
5901
5902         /*
5903          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5904          * particularly is sensitive here.
5905          */
5906         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5907         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5908
5909         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5910                 return -1;
5911
5912         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5913                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5914                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5915                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5916                 else
5917                         nr = 4;
5918         }
5919
5920         time = local_clock();
5921
5922         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5923                 if (!--nr)
5924                         return -1;
5925                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
5926                         continue;
5927                 if (available_idle_cpu(cpu))
5928                         break;
5929         }
5930
5931         time = local_clock() - time;
5932         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5933         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5934         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5935
5936         return cpu;
5937 }
5938
5939 /*
5940  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5941  */
5942 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5943 {
5944         struct sched_domain *sd;
5945         int i, recent_used_cpu;
5946
5947         if (available_idle_cpu(target))
5948                 return target;
5949
5950         /*
5951          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
5952          */
5953         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
5954                 return prev;
5955
5956         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
5957         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
5958         if (recent_used_cpu != prev &&
5959             recent_used_cpu != target &&
5960             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
5961             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
5962             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, p->cpus_ptr)) {
5963                 /*
5964                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
5965                  * candidate for the next wake:
5966                  */
5967                 p->recent_used_cpu = prev;
5968                 return recent_used_cpu;
5969         }
5970
5971         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5972         if (!sd)
5973                 return target;
5974
5975         i = select_idle_core(p, sd, target);
5976         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5977                 return i;
5978
5979         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5980         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5981                 return i;
5982
5983         i = select_idle_smt(p, target);
5984         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5985                 return i;
5986
5987         return target;
5988 }
5989
5990 /**
5991  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
5992  * @cpu: the CPU to get the utilization of
5993  *
5994  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
5995  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
5996  * (ie cpu_capacity).
5997  *
5998  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5999  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6000  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6001  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6002  * (arch_scale_freq_capacity()).
6003  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6004  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6005  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6006  *
6007  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6008  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6009  * currently RUNNABLE on that CPU.
6010  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6011  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6012  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6013  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6014  *
6015  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6016  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6017  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6018  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6019  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6020  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6021  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6022  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6023  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6024  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6025  *
6026  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6027  */
6028 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6029 {
6030         struct cfs_rq *cfs_rq;
6031         unsigned int util;
6032
6033         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6034         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6035
6036         if (sched_feat(UTIL_EST))
6037                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6038
6039         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6040 }
6041
6042 /*
6043  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6044  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6045  * @p: the task which utilization should be discounted
6046  *
6047  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6048  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6049  * execution on that CPU.
6050  *
6051  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6052  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6053  * contributing to the CPU utilization.
6054  */
6055 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6056 {
6057         struct cfs_rq *cfs_rq;
6058         unsigned int util;
6059
6060         /* Task has no contribution or is new */
6061         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6062                 return cpu_util(cpu);
6063
6064         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6065         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6066
6067         /* Discount task's util from CPU's util */
6068         lsub_positive(&util, task_util(p));
6069
6070         /*
6071          * Covered cases:
6072          *
6073          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6074          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6075          *    and thus we return:
6076          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6077          *
6078          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6079          *    IDLE, then:
6080          *      cpu_util >= task_util
6081          *      cpu_util > util_est (== 0)
6082          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6083          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6084          *
6085          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6086          *      util_est > cpu_util
6087          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6088          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6089          *    considering the expected utilization of tasks already
6090          *    runnable on that CPU.
6091          *
6092          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6093          * covered by the following code when estimated utilization is
6094          * enabled.
6095          */
6096         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6097                 unsigned int estimated =
6098                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6099
6100                 /*
6101                  * Despite the following checks we still have a small window
6102                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6103                  * races with LB's detach_task():
6104                  *
6105                  *   detach_task()
6106                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6107                  *     ---------------------------------- A
6108                  *     deactivate_task()                   \
6109                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6110                  *         util_est_dequeue()              /
6111                  *     ---------------------------------- B
6112                  *
6113                  * The additional check on "current == p" it's required to
6114                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6115                  * reducing the chances for the above race.
6116                  */
6117                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p))
6118                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6119
6120                 util = max(util, estimated);
6121         }
6122
6123         /*
6124          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6125          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6126          * the cpu_util call.
6127          */
6128         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6129 }
6130
6131 /*
6132  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6133  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6134  *
6135  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6136  * BALANCE_WAKE sort things out.
6137  */
6138 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6139 {
6140         long min_cap, max_cap;
6141
6142         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6143                 return 0;
6144
6145         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6146         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6147
6148         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6149         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6150                 return 0;
6151
6152         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6153         sync_entity_load_avg(&p->se);
6154
6155         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6156 }
6157
6158 /*
6159  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6160  * to @dst_cpu.
6161  */
6162 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6163 {
6164         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6165         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6166
6167         /*
6168          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6169          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6170          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6171          * util_avg should already be correct.
6172          */
6173         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6174                 sub_positive(&util, task_util(p));
6175         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6176                 util += task_util(p);
6177
6178         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6179                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6180
6181                 /*
6182                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6183                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6184                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6185                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6186                  */
6187                 if (dst_cpu == cpu)
6188                         util_est += _task_util_est(p);
6189
6190                 util = max(util, util_est);
6191         }
6192
6193         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6194 }
6195
6196 /*
6197  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6198  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6199  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6200  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6201  * task.
6202  */
6203 static long
6204 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6205 {
6206         long util, max_util, sum_util, energy = 0;
6207         int cpu;
6208
6209         for (; pd; pd = pd->next) {
6210                 max_util = sum_util = 0;
6211                 /*
6212                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6213                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6214                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6215                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6216                  *
6217                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6218                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6219                  * by compute_energy().
6220                  */
6221                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask) {
6222                         util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6223                         util = schedutil_energy_util(cpu, util);
6224                         max_util = max(util, max_util);
6225                         sum_util += util;
6226                 }
6227
6228                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6229         }
6230
6231         return energy;
6232 }
6233
6234 /*
6235  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6236  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6237  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6238  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6239  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6240  *
6241  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6242  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6243  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6244  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6245  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6246  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6247  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6248  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6249  * the best candidates of the performance domain.
6250  *
6251  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6252  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6253  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6254  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6255  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6256  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6257  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6258  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6259  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6260  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6261  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6262  *
6263  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6264  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6265  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6266  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6267  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6268  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6269  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6270  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6271  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6272  */
6273
6274 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6275 {
6276         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6277         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6278         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6279         struct perf_domain *head, *pd;
6280         unsigned long cpu_cap, util;
6281         struct sched_domain *sd;
6282
6283         rcu_read_lock();
6284         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6285         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6286                 goto fail;
6287         head = pd;
6288
6289         /*
6290          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6291          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6292          */
6293         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6294         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6295                 sd = sd->parent;
6296         if (!sd)
6297                 goto fail;
6298
6299         sync_entity_load_avg(&p->se);
6300         if (!task_util_est(p))
6301                 goto unlock;
6302
6303         for (; pd; pd = pd->next) {
6304                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6305                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6306
6307                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6308                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr))
6309                                 continue;
6310
6311                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6312                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6313                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6314                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6315                                 continue;
6316
6317                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6318                         if (cpu == prev_cpu) {
6319                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6320                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6321                                 continue;
6322                         }
6323
6324                         /*
6325                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6326                          * the performance domain
6327                          */
6328                         spare_cap = cpu_cap - util;
6329                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6330                                 max_spare_cap = spare_cap;
6331                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6332                         }
6333                 }
6334
6335                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6336                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6337                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6338                         if (cur_energy < best_energy) {
6339                                 best_energy = cur_energy;
6340                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6341                         }
6342                 }
6343         }
6344 unlock:
6345         rcu_read_unlock();
6346
6347         /*
6348          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6349          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6350          */
6351         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6352                 return best_energy_cpu;
6353
6354         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6355                 return best_energy_cpu;
6356
6357         return prev_cpu;
6358
6359 fail:
6360         rcu_read_unlock();
6361
6362         return -1;
6363 }
6364
6365 /*
6366  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6367  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6368  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6369  *
6370  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6371  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6372  *
6373  * Returns the target CPU number.
6374  *
6375  * preempt must be disabled.
6376  */
6377 static int
6378 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6379 {
6380         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6381         int cpu = smp_processor_id();
6382         int new_cpu = prev_cpu;
6383         int want_affine = 0;
6384         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6385
6386         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6387                 record_wakee(p);
6388
6389                 if (sched_energy_enabled()) {
6390                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6391                         if (new_cpu >= 0)
6392                                 return new_cpu;
6393                         new_cpu = prev_cpu;
6394                 }
6395
6396                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6397                               cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr);
6398         }
6399
6400         rcu_read_lock();
6401         for_each_domain(cpu, tmp) {
6402                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6403                         break;
6404
6405                 /*
6406                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6407                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6408                  */
6409                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6410                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6411                         if (cpu != prev_cpu)
6412                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6413
6414                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6415                         break;
6416                 }
6417
6418                 if (tmp->flags & sd_flag)
6419                         sd = tmp;
6420                 else if (!want_affine)
6421                         break;
6422         }
6423
6424         if (unlikely(sd)) {
6425                 /* Slow path */
6426                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6427         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6428                 /* Fast path */
6429
6430                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6431
6432                 if (want_affine)
6433                         current->recent_used_cpu = cpu;
6434         }
6435         rcu_read_unlock();
6436
6437         return new_cpu;
6438 }
6439
6440 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6441
6442 /*
6443  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6444  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6445  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6446  */
6447 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6448 {
6449         /*
6450          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6451          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6452          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6453          * the task on the new runqueue.
6454          */
6455         if (p->state == TASK_WAKING) {
6456                 struct sched_entity *se = &p->se;
6457                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6458                 u64 min_vruntime;
6459
6460 #ifndef CONFIG_64BIT
6461                 u64 min_vruntime_copy;
6462
6463                 do {
6464                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6465                         smp_rmb();
6466                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6467                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6468 #else
6469                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6470 #endif
6471
6472                 se->vruntime -= min_vruntime;
6473         }
6474
6475         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6476                 /*
6477                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6478                  * rq->lock and can modify state directly.
6479                  */
6480                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6481                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6482
6483         } else {
6484                 /*
6485                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6486                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6487                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6488                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6489                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6490                  * sounds not bad.
6491                  */
6492                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6493         }
6494
6495         /* Tell new CPU we are migrated */
6496         p->se.avg.last_update_time = 0;
6497
6498         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6499         p->se.exec_start = 0;
6500
6501         update_scan_period(p, new_cpu);
6502 }
6503
6504 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6505 {
6506         remove_entity_load_avg(&p->se);
6507 }
6508 #endif /* CONFIG_SMP */
6509
6510 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6511 {
6512         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6513
6514         /*
6515          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6516          * to virtual-time in his units.
6517          *
6518          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6519          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6520          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6521          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6522          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6523          *
6524          * This is especially important for buddies when the leftmost
6525          * task is higher priority than the buddy.
6526          */
6527         return calc_delta_fair(gran, se);
6528 }
6529
6530 /*
6531  * Should 'se' preempt 'curr'.
6532  *
6533  *             |s1
6534  *        |s2
6535  *   |s3
6536  *         g
6537  *      |<--->|c
6538  *
6539  *  w(c, s1) = -1
6540  *  w(c, s2) =  0
6541  *  w(c, s3) =  1
6542  *
6543  */
6544 static int
6545 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6546 {
6547         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6548
6549         if (vdiff <= 0)
6550                 return -1;
6551
6552         gran = wakeup_gran(se);
6553         if (vdiff > gran)
6554                 return 1;
6555
6556         return 0;
6557 }
6558
6559 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6560 {
6561         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6562                 return;
6563
6564         for_each_sched_entity(se) {
6565                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6566                         return;
6567                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6568         }
6569 }
6570
6571 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6572 {
6573         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6574                 return;
6575
6576         for_each_sched_entity(se) {
6577                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6578                         return;
6579                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6580         }
6581 }
6582
6583 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6584 {
6585         for_each_sched_entity(se)
6586                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6587 }
6588
6589 /*
6590  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6591  */
6592 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6593 {
6594         struct task_struct *curr = rq->curr;
6595         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6596         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6597         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6598         int next_buddy_marked = 0;
6599
6600         if (unlikely(se == pse))
6601                 return;
6602
6603         /*
6604          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6605          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6606          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6607          * next-buddy nomination below.
6608          */
6609         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6610                 return;
6611
6612         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6613                 set_next_buddy(pse);
6614                 next_buddy_marked = 1;
6615         }
6616
6617         /*
6618          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6619          * wake up path.
6620          *
6621          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6622          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6623          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6624          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6625          * below.
6626          */
6627         if (test_tsk_need_resched(curr))
6628                 return;
6629
6630         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6631         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6632             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6633                 goto preempt;
6634
6635         /*
6636          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6637          * is driven by the tick):
6638          */
6639         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6640                 return;
6641
6642         find_matching_se(&se, &pse);
6643         update_curr(cfs_rq_of(se));
6644         BUG_ON(!pse);
6645         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6646                 /*
6647                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6648                  * triggering this preemption.
6649                  */
6650                 if (!next_buddy_marked)
6651                         set_next_buddy(pse);
6652                 goto preempt;
6653         }
6654
6655         return;
6656
6657 preempt:
6658         resched_curr(rq);
6659         /*
6660          * Only set the backward buddy when the current task is still
6661          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6662          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6663          * point, either of which can * drop the rq lock.
6664          *
6665          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6666          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6667          */
6668         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6669                 return;
6670
6671         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6672                 set_last_buddy(se);
6673 }
6674
6675 static struct task_struct *
6676 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6677 {
6678         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6679         struct sched_entity *se;
6680         struct task_struct *p;
6681         int new_tasks;
6682
6683 again:
6684         if (!cfs_rq->nr_running)
6685                 goto idle;
6686
6687 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6688         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6689                 goto simple;
6690
6691         /*
6692          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6693          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6694          *
6695          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6696          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6697          */
6698
6699         do {
6700                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6701
6702                 /*
6703                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6704                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6705                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6706                  * forget we've ever seen it.
6707                  */
6708                 if (curr) {
6709                         if (curr->on_rq)
6710                                 update_curr(cfs_rq);
6711                         else
6712                                 curr = NULL;
6713
6714                         /*
6715                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6716                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6717                          * Therefore the nr_running test will indeed
6718                          * be correct.
6719                          */
6720                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6721                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6722
6723                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6724                                         goto idle;
6725
6726                                 goto simple;
6727                         }
6728                 }
6729
6730                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6731                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6732         } while (cfs_rq);
6733
6734         p = task_of(se);
6735
6736         /*
6737          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6738          * is a different task than we started out with, try and touch the
6739          * least amount of cfs_rqs.
6740          */
6741         if (prev != p) {
6742                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6743
6744                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6745                         int se_depth = se->depth;
6746                         int pse_depth = pse->depth;
6747
6748                         if (se_depth <= pse_depth) {
6749                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6750                                 pse = parent_entity(pse);
6751                         }
6752                         if (se_depth >= pse_depth) {
6753                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6754                                 se = parent_entity(se);
6755                         }
6756                 }
6757
6758                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6759                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6760         }
6761
6762         goto done;
6763 simple:
6764 #endif
6765
6766         put_prev_task(rq, prev);
6767
6768         do {
6769                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6770                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6771                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6772         } while (cfs_rq);
6773
6774         p = task_of(se);
6775
6776 done: __maybe_unused;
6777 #ifdef CONFIG_SMP
6778         /*
6779          * Move the next running task to the front of
6780          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6781          * one.
6782          */
6783         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6784 #endif
6785
6786         if (hrtick_enabled(rq))
6787                 hrtick_start_fair(rq, p);
6788
6789         update_misfit_status(p, rq);
6790
6791         return p;
6792
6793 idle:
6794         update_misfit_status(NULL, rq);
6795         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6796
6797         /*
6798          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6799          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6800          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6801          */
6802         if (new_tasks < 0)
6803                 return RETRY_TASK;
6804
6805         if (new_tasks > 0)
6806                 goto again;
6807
6808         /*
6809          * rq is about to be idle, check if we need to update the
6810          * lost_idle_time of clock_pelt
6811          */
6812         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
6813
6814         return NULL;
6815 }
6816
6817 /*
6818  * Account for a descheduled task:
6819  */
6820 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6821 {
6822         struct sched_entity *se = &prev->se;
6823         struct cfs_rq *cfs_rq;
6824
6825         for_each_sched_entity(se) {
6826                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6827                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6828         }
6829 }
6830
6831 /*
6832  * sched_yield() is very simple
6833  *
6834  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6835  */
6836 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6837 {
6838         struct task_struct *curr = rq->curr;
6839         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6840         struct sched_entity *se = &curr->se;
6841
6842         /*
6843          * Are we the only task in the tree?
6844          */
6845         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6846                 return;
6847
6848         clear_buddies(cfs_rq, se);
6849
6850         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6851                 update_rq_clock(rq);
6852                 /*
6853                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6854                  */
6855                 update_curr(cfs_rq);
6856                 /*
6857                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6858                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6859                  * and double the fastpath cost.
6860                  */
6861                 rq_clock_skip_update(rq);
6862         }
6863
6864         set_skip_buddy(se);
6865 }
6866
6867 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6868 {
6869         struct sched_entity *se = &p->se;
6870
6871         /* throttled hierarchies are not runnable */
6872         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6873                 return false;
6874
6875         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6876         set_next_buddy(se);
6877
6878         yield_task_fair(rq);
6879
6880         return true;
6881 }
6882
6883 #ifdef CONFIG_SMP
6884 /**************************************************
6885  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6886  *
6887  * BASICS
6888  *
6889  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6890  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6891  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6892  *
6893  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6894  *
6895  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6896  * W_i,0 is defined as:
6897  *
6898  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6899  *
6900  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6901  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6902  *
6903  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6904  * weight:
6905  *
6906  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6907  *
6908  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6909  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6910  * can also include other factors [XXX].
6911  *
6912  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6913  * directly from (1):
6914  *
6915  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6916  *
6917  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6918  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6919  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6920  *
6921  * [XXX expand on:
6922  *     - infeasible weights;
6923  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6924  *
6925  *
6926  * SCHED DOMAINS
6927  *
6928  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6929  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6930  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6931  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6932  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6933  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6934  * the groups.
6935  *
6936  * This yields:
6937  *
6938  *     log_2 n     1     n
6939  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6940  *     i = 0      2^i   2^i
6941  *                               `- size of each group
6942  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6943  *         |         `- freq
6944  *         `- sum over all levels
6945  *
6946  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6947  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6948  *
6949  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6950  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6951  *
6952  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6953  *
6954  *             log_2 n
6955  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6956  *             k = 0
6957  *
6958  * And you'll find that:
6959  *
6960  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6961  *
6962  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
6963  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6964  * of:
6965  *
6966  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6967  *
6968  *
6969  * WORK CONSERVING
6970  *
6971  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6972  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
6973  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6974  *
6975  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6976  * time.
6977  *
6978  * [XXX more?]
6979  *
6980  *
6981  * CGROUPS
6982  *
6983  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6984  *
6985  *                                s_k,i
6986  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6987  *                                 S_k
6988  *
6989  * Where
6990  *
6991  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6992  *
6993  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
6994  *
6995  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6996  * property.
6997  *
6998  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6999  *      rewrite all of this once again.]
7000  */
7001
7002 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7003
7004 enum fbq_type { regular, remote, all };
7005
7006 enum group_type {
7007         group_other = 0,
7008         group_misfit_task,
7009         group_imbalanced,
7010         group_overloaded,
7011 };
7012
7013 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7014 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7015 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7016 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7017 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7018 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7019
7020 struct lb_env {
7021         struct sched_domain     *sd;
7022
7023         struct rq               *src_rq;
7024         int                     src_cpu;
7025
7026         int                     dst_cpu;
7027         struct rq               *dst_rq;
7028
7029         struct cpumask          *dst_grpmask;
7030         int                     new_dst_cpu;
7031         enum cpu_idle_type      idle;
7032         long                    imbalance;
7033         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7034         struct cpumask          *cpus;
7035
7036         unsigned int            flags;
7037
7038         unsigned int            loop;
7039         unsigned int            loop_break;
7040         unsigned int            loop_max;
7041
7042         enum fbq_type           fbq_type;
7043         enum group_type         src_grp_type;
7044         struct list_head        tasks;
7045 };
7046
7047 /*
7048  * Is this task likely cache-hot:
7049  */
7050 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7051 {
7052         s64 delta;
7053
7054         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7055
7056         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7057                 return 0;
7058
7059         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7060                 return 0;
7061
7062         /*
7063          * Buddy candidates are cache hot:
7064          */
7065         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7066                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7067                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7068                 return 1;
7069
7070         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7071                 return 1;
7072         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7073                 return 0;
7074
7075         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7076
7077         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7078 }
7079
7080 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7081 /*
7082  * Returns 1, if task migration degrades locality
7083  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7084  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7085  */
7086 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7087 {
7088         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7089         unsigned long src_weight, dst_weight;
7090         int src_nid, dst_nid, dist;
7091
7092         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7093                 return -1;
7094
7095         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7096                 return -1;
7097
7098         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7099         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7100
7101         if (src_nid == dst_nid)
7102                 return -1;
7103
7104         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7105         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7106                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7107                         return 1;
7108                 else
7109                         return -1;
7110         }
7111
7112         /* Encourage migration to the preferred node. */
7113         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7114                 return 0;
7115
7116         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7117         if (env->idle == CPU_IDLE)
7118                 return -1;
7119
7120         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7121         if (numa_group) {
7122                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7123                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7124         } else {
7125                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7126                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7127         }
7128
7129         return dst_weight < src_weight;
7130 }
7131
7132 #else
7133 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7134                                              struct lb_env *env)
7135 {
7136         return -1;
7137 }
7138 #endif
7139
7140 /*
7141  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7142  */
7143 static
7144 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7145 {
7146         int tsk_cache_hot;
7147
7148         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7149
7150         /*
7151          * We do not migrate tasks that are:
7152          * 1) throttled_lb_pair, or
7153          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_ptr, or
7154          * 3) running (obviously), or
7155          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7156          */
7157         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7158                 return 0;
7159
7160         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, p->cpus_ptr)) {
7161                 int cpu;
7162
7163                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7164
7165                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7166
7167                 /*
7168                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7169                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7170                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7171                  *
7172                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7173                  * already computed one in current iteration.
7174                  */
7175                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7176                         return 0;
7177
7178                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7179                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7180                         if (cpumask_test_cpu(cpu, p->cpus_ptr)) {
7181                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7182                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7183                                 break;
7184                         }
7185                 }
7186
7187                 return 0;
7188         }
7189
7190         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7191         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7192
7193         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7194                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7195                 return 0;
7196         }
7197
7198         /*
7199          * Aggressive migration if:
7200          * 1) destination numa is preferred
7201          * 2) task is cache cold, or
7202          * 3) too many balance attempts have failed.
7203          */
7204         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7205         if (tsk_cache_hot == -1)
7206                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7207
7208         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7209             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7210                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7211                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7212                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7213                 }
7214                 return 1;
7215         }
7216
7217         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7218         return 0;
7219 }
7220
7221 /*
7222  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7223  */
7224 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7225 {
7226         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7227
7228         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7229         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7230 }
7231
7232 /*
7233  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7234  * part of active balancing operations within "domain".
7235  *
7236  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7237  */
7238 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7239 {
7240         struct task_struct *p;
7241
7242         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7243
7244         list_for_each_entry_reverse(p,
7245                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7246                 if (!can_migrate_task(p, env))
7247                         continue;
7248
7249                 detach_task(p, env);
7250
7251                 /*
7252                  * Right now, this is only the second place where
7253                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7254                  * so we can safely collect stats here rather than
7255                  * inside detach_tasks().
7256                  */
7257                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7258                 return p;
7259         }
7260         return NULL;
7261 }
7262
7263 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7264
7265 /*
7266  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7267  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7268  *
7269  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7270  */
7271 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7272 {
7273         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7274         struct task_struct *p;
7275         unsigned long load;
7276         int detached = 0;
7277
7278         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7279
7280         if (env->imbalance <= 0)
7281                 return 0;
7282
7283         while (!list_empty(tasks)) {
7284                 /*
7285                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7286                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7287                  */
7288                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7289                         break;
7290
7291                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7292
7293                 env->loop++;
7294                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7295                 if (env->loop > env->loop_max)
7296                         break;
7297
7298                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7299                 if (env->loop > env->loop_break) {
7300                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7301                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7302                         break;
7303                 }
7304
7305                 if (!can_migrate_task(p, env))
7306                         goto next;
7307
7308                 load = task_h_load(p);
7309
7310                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7311                         goto next;
7312
7313                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7314                         goto next;
7315
7316                 detach_task(p, env);
7317                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7318
7319                 detached++;
7320                 env->imbalance -= load;
7321
7322 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7323                 /*
7324                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7325                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7326                  * the critical section.
7327                  */
7328                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7329                         break;
7330 #endif
7331
7332                 /*
7333                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7334                  * weighted load.
7335                  */
7336                 if (env->imbalance <= 0)
7337                         break;
7338
7339                 continue;
7340 next:
7341                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7342         }
7343
7344         /*
7345          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7346          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7347          * than inside detach_one_task().
7348          */
7349         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7350
7351         return detached;
7352 }
7353
7354 /*
7355  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7356  */
7357 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7358 {
7359         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7360
7361         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7362         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7363         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7364 }
7365
7366 /*
7367  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7368  * its new rq.
7369  */
7370 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7371 {
7372         struct rq_flags rf;
7373
7374         rq_lock(rq, &rf);
7375         update_rq_clock(rq);
7376         attach_task(rq, p);
7377         rq_unlock(rq, &rf);
7378 }
7379
7380 /*
7381  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7382  * new rq.
7383  */
7384 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7385 {
7386         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7387         struct task_struct *p;
7388         struct rq_flags rf;
7389
7390         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7391         update_rq_clock(env->dst_rq);
7392
7393         while (!list_empty(tasks)) {
7394                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7395                 list_del_init(&p->se.group_node);
7396
7397                 attach_task(env->dst_rq, p);
7398         }
7399
7400         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7401 }
7402
7403 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7404 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7405 {
7406         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7407                 return true;
7408
7409         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7410                 return true;
7411
7412         return false;
7413 }
7414
7415 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7416 {
7417         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7418                 return true;
7419
7420         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7421                 return true;
7422
7423 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7424         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7425                 return true;
7426 #endif
7427
7428         return false;
7429 }
7430
7431 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked)
7432 {
7433         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7434
7435         if (!has_blocked)
7436                 rq->has_blocked_load = 0;
7437 }
7438 #else
7439 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
7440 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq) { return false; }
7441 static inline void update_blocked_load_status(struct rq *rq, bool has_blocked) {}
7442 #endif
7443
7444 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7445
7446 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7447 {
7448         if (cfs_rq->load.weight)
7449                 return false;
7450
7451         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7452                 return false;
7453
7454         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7455                 return false;
7456
7457         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7458                 return false;
7459
7460         return true;
7461 }
7462
7463 static void update_blocked_averages(int cpu)
7464 {
7465         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7466         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7467         const struct sched_class *curr_class;
7468         struct rq_flags rf;
7469         bool done = true;
7470
7471         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7472         update_rq_clock(rq);
7473
7474         /*
7475          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7476          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7477          */
7478         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7479                 struct sched_entity *se;
7480
7481                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7482                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7483
7484                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7485                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7486                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7487                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7488
7489                 /*
7490                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7491                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7492                  */
7493                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7494                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7495
7496                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7497                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7498                         done = false;
7499         }
7500
7501         curr_class = rq->curr->sched_class;
7502         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7503         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7504         update_irq_load_avg(rq, 0);
7505         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7506         if (others_have_blocked(rq))
7507                 done = false;
7508
7509         update_blocked_load_status(rq, !done);
7510         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7511 }
7512
7513 /*
7514  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7515  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7516  * group is a fraction of its parents load.
7517  */
7518 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7519 {
7520         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7521         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7522         unsigned long now = jiffies;
7523         unsigned long load;
7524
7525         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7526                 return;
7527
7528         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7529         for_each_sched_entity(se) {
7530                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7531                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7532                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7533                         break;
7534         }
7535
7536         if (!se) {
7537                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7538                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7539         }
7540
7541         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7542                 load = cfs_rq->h_load;
7543                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7544                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7545                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7546                 cfs_rq->h_load = load;
7547                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7548         }
7549 }
7550
7551 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7552 {
7553         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7554
7555         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7556         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7557                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7558 }
7559 #else
7560 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7561 {
7562         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7563         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7564         const struct sched_class *curr_class;
7565         struct rq_flags rf;
7566
7567         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7568         update_rq_clock(rq);
7569         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7570
7571         curr_class = rq->curr->sched_class;
7572         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7573         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7574         update_irq_load_avg(rq, 0);
7575         update_blocked_load_status(rq, cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) || others_have_blocked(rq));
7576         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7577 }
7578
7579 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7580 {
7581         return p->se.avg.load_avg;
7582 }
7583 #endif
7584
7585 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7586
7587 /*
7588  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7589  */
7590 struct sg_lb_stats {
7591         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7592         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7593         unsigned long load_per_task;
7594         unsigned long group_capacity;
7595         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7596         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7597         unsigned int idle_cpus;
7598         unsigned int group_weight;
7599         enum group_type group_type;
7600         int group_no_capacity;
7601         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7602 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7603         unsigned int nr_numa_running;
7604         unsigned int nr_preferred_running;
7605 #endif
7606 };
7607
7608 /*
7609  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7610  *               during load balancing.
7611  */
7612 struct sd_lb_stats {
7613         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7614         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7615         unsigned long total_running;
7616         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7617         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7618         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7619
7620         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7621         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7622 };
7623
7624 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7625 {
7626         /*
7627          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7628          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7629          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7630          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7631          */
7632         *sds = (struct sd_lb_stats){
7633                 .busiest = NULL,
7634                 .local = NULL,
7635                 .total_running = 0UL,
7636                 .total_load = 0UL,
7637                 .total_capacity = 0UL,
7638                 .busiest_stat = {
7639                         .avg_load = 0UL,
7640                         .sum_nr_running = 0,
7641                         .group_type = group_other,
7642                 },
7643         };
7644 }
7645
7646 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7647 {
7648         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7649         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7650         unsigned long used, free;
7651         unsigned long irq;
7652
7653         irq = cpu_util_irq(rq);
7654
7655         if (unlikely(irq >= max))
7656                 return 1;
7657
7658         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7659         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7660
7661         if (unlikely(used >= max))
7662                 return 1;
7663
7664         free = max - used;
7665
7666         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7667 }
7668
7669 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7670 {
7671         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7672         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7673
7674         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(cpu);
7675
7676         if (!capacity)
7677                 capacity = 1;
7678
7679         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7680         sdg->sgc->capacity = capacity;
7681         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7682         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7683 }
7684
7685 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7686 {
7687         struct sched_domain *child = sd->child;
7688         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7689         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7690         unsigned long interval;
7691
7692         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7693         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7694         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7695
7696         if (!child) {
7697                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7698                 return;
7699         }
7700
7701         capacity = 0;
7702         min_capacity = ULONG_MAX;
7703         max_capacity = 0;
7704
7705         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7706                 /*
7707                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7708                  * span the current group.
7709                  */
7710
7711                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7712                         struct sched_group_capacity *sgc;
7713                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7714
7715                         /*
7716                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7717                          * gets here before we've attached the domains to the
7718                          * runqueues.
7719                          *
7720                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7721                          * in update_cpu_capacity().
7722                          *
7723                          * This avoids capacity from being 0 and
7724                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7725                          */
7726                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7727                                 capacity += capacity_of(cpu);
7728                         } else {
7729                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7730                                 capacity += sgc->capacity;
7731                         }
7732
7733                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7734                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7735                 }
7736         } else  {
7737                 /*
7738                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7739                  * span the current group.
7740                  */
7741
7742                 group = child->groups;
7743                 do {
7744                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7745
7746                         capacity += sgc->capacity;
7747                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7748                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7749                         group = group->next;
7750                 } while (group != child->groups);
7751         }
7752
7753         sdg->sgc->capacity = capacity;
7754         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7755         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7756 }
7757
7758 /*
7759  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7760  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7761  * Return true is the capacity is reduced
7762  */
7763 static inline int
7764 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7765 {
7766         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7767                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7768 }
7769
7770 /*
7771  * Check whether a rq has a misfit task and if it looks like we can actually
7772  * help that task: we can migrate the task to a CPU of higher capacity, or
7773  * the task's current CPU is heavily pressured.
7774  */
7775 static inline int check_misfit_status(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7776 {
7777         return rq->misfit_task_load &&
7778                 (rq->cpu_capacity_orig < rq->rd->max_cpu_capacity ||
7779                  check_cpu_capacity(rq, sd));
7780 }
7781
7782 /*
7783  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7784  * groups is inadequate due to ->cpus_ptr constraints.
7785  *
7786  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7787  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7788  * Something like:
7789  *
7790  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7791  *              *     * * *
7792  *
7793  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7794  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7795  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7796  *
7797  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7798  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7799  * moving tasks due to affinity constraints.
7800  *
7801  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7802  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7803  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7804  * to create an effective group imbalance.
7805  *
7806  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7807  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7808  * subtle and fragile situation.
7809  */
7810
7811 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7812 {
7813         return group->sgc->imbalance;
7814 }
7815
7816 /*
7817  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7818  * be used by some tasks.
7819  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7820  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7821  * available capacity for CFS tasks.
7822  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7823  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7824  * capacity in meaningful for the load balancer.
7825  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7826  * any benefit for the load balance.
7827  */
7828 static inline bool
7829 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7830 {
7831         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7832                 return true;
7833
7834         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7835                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7836                 return true;
7837
7838         return false;
7839 }
7840
7841 /*
7842  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7843  *  handle.
7844  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7845  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7846  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7847  *  false.
7848  */
7849 static inline bool
7850 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7851 {
7852         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7853                 return false;
7854
7855         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7856                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7857                 return true;
7858
7859         return false;
7860 }
7861
7862 /*
7863  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7864  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7865  */
7866 static inline bool
7867 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7868 {
7869         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7870                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7871 }
7872
7873 /*
7874  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7875  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
7876  */
7877 static inline bool
7878 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7879 {
7880         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
7881                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
7882 }
7883
7884 static inline enum
7885 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7886                           struct sg_lb_stats *sgs)
7887 {
7888         if (sgs->group_no_capacity)
7889                 return group_overloaded;
7890
7891         if (sg_imbalanced(group))
7892                 return group_imbalanced;
7893
7894         if (sgs->group_misfit_task_load)
7895                 return group_misfit_task;
7896
7897         return group_other;
7898 }
7899
7900 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7901 {
7902 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7903         unsigned int cpu = rq->cpu;
7904
7905         if (!rq->has_blocked_load)
7906                 return false;
7907
7908         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7909                 return false;
7910
7911         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7912                 return true;
7913
7914         update_blocked_averages(cpu);
7915
7916         return rq->has_blocked_load;
7917 #else
7918         return false;
7919 #endif
7920 }
7921
7922 /**
7923  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7924  * @env: The load balancing environment.
7925  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7926  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7927  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
7928  */
7929 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7930                                       struct sched_group *group,
7931                                       struct sg_lb_stats *sgs,
7932                                       int *sg_status)
7933 {
7934         int i, nr_running;
7935
7936         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7937
7938         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7939                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7940
7941                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7942                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7943
7944                 sgs->group_load += weighted_cpuload(rq);
7945                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7946                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7947
7948                 nr_running = rq->nr_running;
7949                 if (nr_running > 1)
7950                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
7951
7952                 if (cpu_overutilized(i))
7953                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
7954
7955 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7956                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7957                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7958 #endif
7959                 /*
7960                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7961                  */
7962                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7963                         sgs->idle_cpus++;
7964
7965                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
7966                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
7967                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
7968                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
7969                 }
7970         }
7971
7972         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7973         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7974         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7975
7976         if (sgs->sum_nr_running)
7977                 sgs->load_per_task = sgs->group_load / sgs->sum_nr_running;
7978
7979         sgs->group_weight = group->group_weight;
7980
7981         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7982         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7983 }
7984
7985 /**
7986  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7987  * @env: The load balancing environment.
7988  * @sds: sched_domain statistics
7989  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7990  * @sgs: sched_group statistics
7991  *
7992  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7993  * busiest group.
7994  *
7995  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7996  * busiest group. %false otherwise.
7997  */
7998 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7999                                    struct sd_lb_stats *sds,
8000                                    struct sched_group *sg,
8001                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8002 {
8003         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8004
8005         /*
8006          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8007          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8008          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8009          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8010          */
8011         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8012             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8013              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8014                 return false;
8015
8016         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8017                 return true;
8018
8019         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8020                 return false;
8021
8022         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8023                 return false;
8024
8025         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8026                 goto asym_packing;
8027
8028         /*
8029          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8030          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8031          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8032          * power/energy consequences are not considered.
8033          */
8034         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8035             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8036                 return false;
8037
8038         /*
8039          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8040          */
8041         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8042             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8043                 return false;
8044
8045 asym_packing:
8046         /* This is the busiest node in its class. */
8047         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8048                 return true;
8049
8050         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8051         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8052                 return true;
8053         /*
8054          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8055          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8056          * of lower priority than ourself as busy.
8057          */
8058         if (sgs->sum_nr_running &&
8059             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8060                 if (!sds->busiest)
8061                         return true;
8062
8063                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8064                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8065                                       sg->asym_prefer_cpu))
8066                         return true;
8067         }
8068
8069         return false;
8070 }
8071
8072 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8073 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8074 {
8075         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8076                 return regular;
8077         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8078                 return remote;
8079         return all;
8080 }
8081
8082 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8083 {
8084         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8085                 return regular;
8086         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8087                 return remote;
8088         return all;
8089 }
8090 #else
8091 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8092 {
8093         return all;
8094 }
8095
8096 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8097 {
8098         return regular;
8099 }
8100 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8101
8102 /**
8103  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8104  * @env: The load balancing environment.
8105  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8106  */
8107 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8108 {
8109         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8110         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8111         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8112         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8113         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8114         int sg_status = 0;
8115
8116 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8117         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8118                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8119 #endif
8120
8121         do {
8122                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8123                 int local_group;
8124
8125                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8126                 if (local_group) {
8127                         sds->local = sg;
8128                         sgs = local;
8129
8130                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8131                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8132                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8133                 }
8134
8135                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8136
8137                 if (local_group)
8138                         goto next_group;
8139
8140                 /*
8141                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8142                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8143                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8144                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8145                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8146                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8147                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8148                  * the tasks on the system).
8149                  */
8150                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8151                     group_has_capacity(env, local) &&
8152                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8153                         sgs->group_no_capacity = 1;
8154                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8155                 }
8156
8157                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8158                         sds->busiest = sg;
8159                         sds->busiest_stat = *sgs;
8160                 }
8161
8162 next_group:
8163                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8164                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8165                 sds->total_load += sgs->group_load;
8166                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8167
8168                 sg = sg->next;
8169         } while (sg != env->sd->groups);
8170
8171 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8172         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8173             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8174
8175                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8176                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8177         }
8178 #endif
8179
8180         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8181                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8182
8183         if (!env->sd->parent) {
8184                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8185
8186                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8187                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8188
8189                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8190                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8191         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8192                 WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8193         }
8194 }
8195
8196 /**
8197  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8198  *                      sched domain.
8199  *
8200  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8201  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8202  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8203  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8204  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8205  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8206  *
8207  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8208  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8209  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8210  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8211  * number.
8212  *
8213  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8214  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8215  *
8216  * @env: The load balancing environment.
8217  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8218  */
8219 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8220 {
8221         int busiest_cpu;
8222
8223         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8224                 return 0;
8225
8226         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8227                 return 0;
8228
8229         if (!sds->busiest)
8230                 return 0;
8231
8232         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8233         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8234                 return 0;
8235
8236         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8237
8238         return 1;
8239 }
8240
8241 /**
8242  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8243  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8244  *                      load balancing.
8245  * @env: The load balancing environment.
8246  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8247  */
8248 static inline
8249 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8250 {
8251         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8252         unsigned int imbn = 2;
8253         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8254         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8255
8256         local = &sds->local_stat;
8257         busiest = &sds->busiest_stat;
8258
8259         if (!local->sum_nr_running)
8260                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8261         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8262                 imbn = 1;
8263
8264         scaled_busy_load_per_task =
8265                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8266                 busiest->group_capacity;
8267
8268         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8269             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8270                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8271                 return;
8272         }
8273
8274         /*
8275          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8276          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8277          * moving them.
8278          */
8279
8280         capa_now += busiest->group_capacity *
8281                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8282         capa_now += local->group_capacity *
8283                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8284         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8285
8286         /* Amount of load we'd subtract */
8287         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8288                 capa_move += busiest->group_capacity *
8289                             min(busiest->load_per_task,
8290                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8291         }
8292
8293         /* Amount of load we'd add */
8294         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8295             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8296                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8297                       local->group_capacity;
8298         } else {
8299                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8300                       local->group_capacity;
8301         }
8302         capa_move += local->group_capacity *
8303                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8304         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8305
8306         /* Move if we gain throughput */
8307         if (capa_move > capa_now)
8308                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8309 }
8310
8311 /**
8312  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8313  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8314  * @env: load balance environment
8315  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8316  */
8317 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8318 {
8319         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8320         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8321
8322         local = &sds->local_stat;
8323         busiest = &sds->busiest_stat;
8324
8325         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8326                 /*
8327                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8328                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8329                  */
8330                 busiest->load_per_task =
8331                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8332         }
8333
8334         /*
8335          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8336          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8337          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8338          * skipped when updating the busiest sg:
8339          */
8340         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8341             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8342              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8343                 env->imbalance = 0;
8344                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8345         }
8346
8347         /*
8348          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8349          */
8350         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8351             local->group_type   == group_overloaded) {
8352                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8353                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8354                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8355                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8356                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8357                 } else
8358                         load_above_capacity = ~0UL;
8359         }
8360
8361         /*
8362          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8363          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8364          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8365          * we also don't want to reduce the group load below the group
8366          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8367          */
8368         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8369
8370         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8371         env->imbalance = min(
8372                 max_pull * busiest->group_capacity,
8373                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8374         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8375
8376         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8377         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8378                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8379                                        busiest->group_misfit_task_load);
8380         }
8381
8382         /*
8383          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8384          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8385          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8386          * moved
8387          */
8388         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8389                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8390 }
8391
8392 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8393
8394 /**
8395  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8396  * if there is an imbalance.
8397  *
8398  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8399  * to restore balance.
8400  *
8401  * @env: The load balancing environment.
8402  *
8403  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8404  */
8405 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8406 {
8407         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8408         struct sd_lb_stats sds;
8409
8410         init_sd_lb_stats(&sds);
8411
8412         /*
8413          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8414          * this level.
8415          */
8416         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8417
8418         if (sched_energy_enabled()) {
8419                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8420
8421                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8422                         goto out_balanced;
8423         }
8424
8425         local = &sds.local_stat;
8426         busiest = &sds.busiest_stat;
8427
8428         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8429         if (check_asym_packing(env, &sds))
8430                 return sds.busiest;
8431
8432         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8433         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8434                 goto out_balanced;
8435
8436         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8437         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8438                                                 / sds.total_capacity;
8439
8440         /*
8441          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8442          * work because they assume all things are equal, which typically
8443          * isn't true due to cpus_ptr constraints and the like.
8444          */
8445         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8446                 goto force_balance;
8447
8448         /*
8449          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8450          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8451          */
8452         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8453             busiest->group_no_capacity)
8454                 goto force_balance;
8455
8456         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8457         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8458                 goto force_balance;
8459
8460         /*
8461          * If the local group is busier than the selected busiest group
8462          * don't try and pull any tasks.
8463          */
8464         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8465                 goto out_balanced;
8466
8467         /*
8468          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8469          * average load.
8470          */
8471         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8472                 goto out_balanced;
8473
8474         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8475                 /*
8476                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8477                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8478                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8479                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8480                  * might end up to just move the imbalance on another group
8481                  */
8482                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8483                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8484                         goto out_balanced;
8485         } else {
8486                 /*
8487                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8488                  * imbalance_pct to be conservative.
8489                  */
8490                 if (100 * busiest->avg_load <=
8491                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8492                         goto out_balanced;
8493         }
8494
8495 force_balance:
8496         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8497         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8498         calculate_imbalance(env, &sds);
8499         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8500
8501 out_balanced:
8502         env->imbalance = 0;
8503         return NULL;
8504 }
8505
8506 /*
8507  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8508  */
8509 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8510                                      struct sched_group *group)
8511 {
8512         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8513         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8514         int i;
8515
8516         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8517                 unsigned long capacity, wl;
8518                 enum fbq_type rt;
8519
8520                 rq = cpu_rq(i);
8521                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8522
8523                 /*
8524                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8525                  *  - regular: there are !numa tasks
8526                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8527                  *  - all:     there is no distinction
8528                  *
8529                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8530                  * ignore those when there's better options.
8531                  *
8532                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8533                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8534                  * queue by moving tasks around inside the node.
8535                  *
8536                  * If we cannot move enough load due to this classification
8537                  * the next pass will adjust the group classification and
8538                  * allow migration of more tasks.
8539                  *
8540                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8541                  */
8542                 if (rt > env->fbq_type)
8543                         continue;
8544
8545                 /*
8546                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8547                  * seek the "biggest" misfit task.
8548                  */
8549                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8550                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8551                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8552                                 busiest = rq;
8553                         }
8554
8555                         continue;
8556                 }
8557
8558                 capacity = capacity_of(i);
8559
8560                 /*
8561                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8562                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8563                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8564                  * average load.
8565                  */
8566                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8567                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8568                     rq->nr_running == 1)
8569                         continue;
8570
8571                 wl = weighted_cpuload(rq);
8572
8573                 /*
8574                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8575                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8576                  */
8577
8578                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8579                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8580                         continue;
8581
8582                 /*
8583                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8584                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8585                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8586                  * potentially running at a lower capacity.
8587                  *
8588                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8589                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8590                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8591                  * our previous maximum.
8592                  */
8593                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8594                         busiest_load = wl;
8595                         busiest_capacity = capacity;
8596                         busiest = rq;
8597                 }
8598         }
8599
8600         return busiest;
8601 }
8602
8603 /*
8604  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8605  * so long as it is large enough.
8606  */
8607 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8608
8609 static inline bool
8610 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8611 {
8612         /*
8613          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8614          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8615          * highest priority CPUs.
8616          */
8617         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8618                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8619 }
8620
8621 static inline bool
8622 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8623 {
8624         struct sched_domain *sd = env->sd;
8625
8626         if (asym_active_balance(env))
8627                 return 1;
8628
8629         /*
8630          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8631          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8632          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8633          * available on dst_cpu.
8634          */
8635         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8636             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8637                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8638                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8639                         return 1;
8640         }
8641
8642         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8643                 return 1;
8644
8645         return 0;
8646 }
8647
8648 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8649 {
8650         struct sched_domain *sd = env->sd;
8651
8652         if (voluntary_active_balance(env))
8653                 return 1;
8654
8655         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8656 }
8657
8658 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8659
8660 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8661 {
8662         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8663         int cpu, balance_cpu = -1;
8664
8665         /*
8666          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8667          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8668          */
8669         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8670                 return 0;
8671
8672         /*
8673          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8674          * to do the newly idle load balance.
8675          */
8676         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8677                 return 1;
8678
8679         /* Try to find first idle CPU */
8680         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8681                 if (!idle_cpu(cpu))
8682                         continue;
8683
8684                 balance_cpu = cpu;
8685                 break;
8686         }
8687
8688         if (balance_cpu == -1)
8689                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8690
8691         /*
8692          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8693          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8694          */
8695         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8696 }
8697
8698 /*
8699  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8700  * tasks if there is an imbalance.
8701  */
8702 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8703                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8704                         int *continue_balancing)
8705 {
8706         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8707         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8708         struct sched_group *group;
8709         struct rq *busiest;
8710         struct rq_flags rf;
8711         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8712
8713         struct lb_env env = {
8714                 .sd             = sd,
8715                 .dst_cpu        = this_cpu,
8716                 .dst_rq         = this_rq,
8717                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8718                 .idle           = idle,
8719                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8720                 .cpus           = cpus,
8721                 .fbq_type       = all,
8722                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8723         };
8724
8725         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8726
8727         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8728
8729 redo:
8730         if (!should_we_balance(&env)) {
8731                 *continue_balancing = 0;
8732                 goto out_balanced;
8733         }
8734
8735         group = find_busiest_group(&env);
8736         if (!group) {
8737                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8738                 goto out_balanced;
8739         }
8740
8741         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8742         if (!busiest) {
8743                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8744                 goto out_balanced;
8745         }
8746
8747         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8748
8749         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8750
8751         env.src_cpu = busiest->cpu;
8752         env.src_rq = busiest;
8753
8754         ld_moved = 0;
8755         if (busiest->nr_running > 1) {
8756                 /*
8757                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8758                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8759                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8760                  * correctly treated as an imbalance.
8761                  */
8762                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8763                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8764
8765 more_balance:
8766                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8767                 update_rq_clock(busiest);
8768
8769                 /*
8770                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8771                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8772                  */
8773                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8774
8775                 /*
8776                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8777                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8778                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8779                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8780                  * See task_rq_lock() family for the details.
8781                  */
8782
8783                 rq_unlock(busiest, &rf);
8784
8785                 if (cur_ld_moved) {
8786                         attach_tasks(&env);
8787                         ld_moved += cur_ld_moved;
8788                 }
8789
8790                 local_irq_restore(rf.flags);
8791
8792                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8793                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8794                         goto more_balance;
8795                 }
8796
8797                 /*
8798                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8799                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8800                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8801                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8802                  * sched_group.
8803                  *
8804                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8805                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8806                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8807                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8808                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8809                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8810                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8811                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8812                  * This however should not happen so much in practice and
8813                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8814                  * excess load moved.
8815                  */
8816                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8817
8818                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8819                         __cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8820
8821                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8822                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8823                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8824                         env.loop         = 0;
8825                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8826
8827                         /*
8828                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8829                          * need to continue with same src_cpu.
8830                          */
8831                         goto more_balance;
8832                 }
8833
8834                 /*
8835                  * We failed to reach balance because of affinity.
8836                  */
8837                 if (sd_parent) {
8838                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8839
8840                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8841                                 *group_imbalance = 1;
8842                 }
8843
8844                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8845                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8846                         __cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8847                         /*
8848                          * Attempting to continue load balancing at the current
8849                          * sched_domain level only makes sense if there are
8850                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8851                          * pull load from which are not contained within the
8852                          * destination group that is receiving any migrated
8853                          * load.
8854                          */
8855                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8856                                 env.loop = 0;
8857                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8858                                 goto redo;
8859                         }
8860                         goto out_all_pinned;
8861                 }
8862         }
8863
8864         if (!ld_moved) {
8865                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8866                 /*
8867                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8868                  * We do not want newidle balance, which can be very
8869                  * frequent, pollute the failure counter causing
8870                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8871                  */
8872                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8873                         sd->nr_balance_failed++;
8874
8875                 if (need_active_balance(&env)) {
8876                         unsigned long flags;
8877
8878                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8879
8880                         /*
8881                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8882                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8883                          * moved to this_cpu:
8884                          */
8885                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, busiest->curr->cpus_ptr)) {
8886                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8887                                                             flags);
8888                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8889                                 goto out_one_pinned;
8890                         }
8891
8892                         /*
8893                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8894                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8895                          * only after active load balance is finished.
8896                          */
8897                         if (!busiest->active_balance) {
8898                                 busiest->active_balance = 1;
8899                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8900                                 active_balance = 1;
8901                         }
8902                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8903
8904                         if (active_balance) {
8905                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8906                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8907                                         &busiest->active_balance_work);
8908                         }
8909
8910                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8911                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8912                 }
8913         } else
8914                 sd->nr_balance_failed = 0;
8915
8916         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
8917                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8918                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8919         } else {
8920                 /*
8921                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8922                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8923                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8924                  * detach_tasks).
8925                  */
8926                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8927                         sd->balance_interval *= 2;
8928         }
8929
8930         goto out;
8931
8932 out_balanced:
8933         /*
8934          * We reach balance although we may have faced some affinity
8935          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8936          */
8937         if (sd_parent) {
8938                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8939
8940                 if (*group_imbalance)
8941                         *group_imbalance = 0;
8942         }
8943
8944 out_all_pinned:
8945         /*
8946          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8947          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8948          * can try to migrate them.
8949          */
8950         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8951
8952         sd->nr_balance_failed = 0;
8953
8954 out_one_pinned:
8955         ld_moved = 0;
8956
8957         /*
8958          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
8959          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
8960          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
8961          * to avoid that.
8962          */
8963         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8964                 goto out;
8965
8966         /* tune up the balancing interval */
8967         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
8968              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8969             sd->balance_interval < sd->max_interval)
8970                 sd->balance_interval *= 2;
8971 out:
8972         return ld_moved;
8973 }
8974
8975 static inline unsigned long
8976 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8977 {
8978         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8979
8980         if (cpu_busy)
8981                 interval *= sd->busy_factor;
8982
8983         /* scale ms to jiffies */
8984         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8985         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8986
8987         return interval;
8988 }
8989
8990 static inline void
8991 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8992 {
8993         unsigned long interval, next;
8994
8995         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8996         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8997         next = sd->last_balance + interval;
8998
8999         if (time_after(*next_balance, next))
9000                 *next_balance = next;
9001 }
9002
9003 /*
9004  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9005  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9006  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9007  * avoids physical / logical imbalances.
9008  */
9009 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9010 {
9011         struct rq *busiest_rq = data;
9012         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9013         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9014         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9015         struct sched_domain *sd;
9016         struct task_struct *p = NULL;
9017         struct rq_flags rf;
9018
9019         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9020         /*
9021          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9022          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9023          * inactive CPUs.
9024          */
9025         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9026                 goto out_unlock;
9027
9028         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9029         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9030                      !busiest_rq->active_balance))
9031                 goto out_unlock;
9032
9033         /* Is there any task to move? */
9034         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9035                 goto out_unlock;
9036
9037         /*
9038          * This condition is "impossible", if it occurs
9039          * we need to fix it. Originally reported by
9040          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9041          */
9042         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9043
9044         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9045         rcu_read_lock();
9046         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9047                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9048                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9049                                 break;
9050         }
9051
9052         if (likely(sd)) {
9053                 struct lb_env env = {
9054                         .sd             = sd,
9055                         .dst_cpu        = target_cpu,
9056                         .dst_rq         = target_rq,
9057                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9058                         .src_rq         = busiest_rq,
9059                         .idle           = CPU_IDLE,
9060                         /*
9061                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9062                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9063                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9064                          * about DST_PINNED.
9065                          */
9066                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9067                 };
9068
9069                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9070                 update_rq_clock(busiest_rq);
9071
9072                 p = detach_one_task(&env);
9073                 if (p) {
9074                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9075                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9076                         sd->nr_balance_failed = 0;
9077                 } else {
9078                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9079                 }
9080         }
9081         rcu_read_unlock();
9082 out_unlock:
9083         busiest_rq->active_balance = 0;
9084         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9085
9086         if (p)
9087                 attach_one_task(target_rq, p);
9088
9089         local_irq_enable();
9090
9091         return 0;
9092 }
9093
9094 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9095
9096 /*
9097  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9098  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9099  */
9100 void update_max_interval(void)
9101 {
9102         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9103 }
9104
9105 /*
9106  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9107  * and initiates a balancing operation if so.
9108  *
9109  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9110  */
9111 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9112 {
9113         int continue_balancing = 1;
9114         int cpu = rq->cpu;
9115         unsigned long interval;
9116         struct sched_domain *sd;
9117         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9118         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9119         int update_next_balance = 0;
9120         int need_serialize, need_decay = 0;
9121         u64 max_cost = 0;
9122
9123         rcu_read_lock();
9124         for_each_domain(cpu, sd) {
9125                 /*
9126                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9127                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9128                  */
9129                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9130                         sd->max_newidle_lb_cost =
9131                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9132                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9133                         need_decay = 1;
9134                 }
9135                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9136
9137                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9138                         continue;
9139
9140                 /*
9141                  * Stop the load balance at this level. There is another
9142                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9143                  * actively.
9144                  */
9145                 if (!continue_balancing) {
9146                         if (need_decay)
9147                                 continue;
9148                         break;
9149                 }
9150
9151                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9152
9153                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9154                 if (need_serialize) {
9155                         if (!spin_trylock(&balancing))
9156                                 goto out;
9157                 }
9158
9159                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9160                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9161                                 /*
9162                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9163                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9164                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9165                                  */
9166                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9167                         }
9168                         sd->last_balance = jiffies;
9169                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9170                 }
9171                 if (need_serialize)
9172                         spin_unlock(&balancing);
9173 out:
9174                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9175                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9176                         update_next_balance = 1;
9177                 }
9178         }
9179         if (need_decay) {
9180                 /*
9181                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9182                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9183                  */
9184                 rq->max_idle_balance_cost =
9185                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9186         }
9187         rcu_read_unlock();
9188
9189         /*
9190          * next_balance will be updated only when there is a need.
9191          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9192          * updated.
9193          */
9194         if (likely(update_next_balance)) {
9195                 rq->next_balance = next_balance;
9196
9197 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9198                 /*
9199                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9200                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9201                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9202                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9203                  * balance for itself and we need to update the
9204                  * nohz.next_balance accordingly.
9205                  */
9206                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9207                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9208 #endif
9209         }
9210 }
9211
9212 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9213 {
9214         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9215 }
9216
9217 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9218 /*
9219  * idle load balancing details
9220  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9221  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9222  *   load balancing for all the idle CPUs.
9223  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9224  *   anywhere yet.
9225  */
9226
9227 static inline int find_new_ilb(void)
9228 {
9229         int ilb;
9230
9231         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9232                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9233                 if (idle_cpu(ilb))
9234                         return ilb;
9235         }
9236
9237         return nr_cpu_ids;
9238 }
9239
9240 /*
9241  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9242  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9243  */
9244 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9245 {
9246         int ilb_cpu;
9247
9248         nohz.next_balance++;
9249
9250         ilb_cpu = find_new_ilb();
9251
9252         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9253                 return;
9254
9255         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9256         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9257                 return;
9258
9259         /*
9260          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9261          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9262          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9263          * will be run before returning from the IPI.
9264          */
9265         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9266 }
9267
9268 /*
9269  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9270  * of idle CPUs in the system.
9271  */
9272 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9273 {
9274         unsigned long now = jiffies;
9275         struct sched_domain_shared *sds;
9276         struct sched_domain *sd;
9277         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9278         unsigned int flags = 0;
9279
9280         if (unlikely(rq->idle_balance))
9281                 return;
9282
9283         /*
9284          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9285          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9286          */
9287         nohz_balance_exit_idle(rq);
9288
9289         /*
9290          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9291          * balancing.
9292          */
9293         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9294                 return;
9295
9296         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9297             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9298                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9299
9300         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9301                 goto out;
9302
9303         if (rq->nr_running >= 2) {
9304                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9305                 goto out;
9306         }
9307
9308         rcu_read_lock();
9309
9310         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9311         if (sd) {
9312                 /*
9313                  * If there's a CFS task and the current CPU has reduced
9314                  * capacity; kick the ILB to see if there's a better CPU to run
9315                  * on.
9316                  */
9317                 if (rq->cfs.h_nr_running >= 1 && check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9318                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9319                         goto unlock;
9320                 }
9321         }
9322
9323         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9324         if (sd) {
9325                 /*
9326                  * When ASYM_PACKING; see if there's a more preferred CPU
9327                  * currently idle; in which case, kick the ILB to move tasks
9328                  * around.
9329                  */
9330                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9331                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9332                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9333                                 goto unlock;
9334                         }
9335                 }
9336         }
9337
9338         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_cpucapacity, cpu));
9339         if (sd) {
9340                 /*
9341                  * When ASYM_CPUCAPACITY; see if there's a higher capacity CPU
9342                  * to run the misfit task on.
9343                  */
9344                 if (check_misfit_status(rq, sd)) {
9345                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9346                         goto unlock;
9347                 }
9348
9349                 /*
9350                  * For asymmetric systems, we do not want to nicely balance
9351                  * cache use, instead we want to embrace asymmetry and only
9352                  * ensure tasks have enough CPU capacity.
9353                  *
9354                  * Skip the LLC logic because it's not relevant in that case.
9355                  */
9356                 goto unlock;
9357         }
9358
9359         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9360         if (sds) {
9361                 /*
9362                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9363                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9364                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9365                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9366                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9367                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9368                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9369                  */
9370                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9371                 if (nr_busy > 1) {
9372                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9373                         goto unlock;
9374                 }
9375         }
9376 unlock:
9377         rcu_read_unlock();
9378 out:
9379         if (flags)
9380                 kick_ilb(flags);
9381 }
9382
9383 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9384 {
9385         struct sched_domain *sd;
9386
9387         rcu_read_lock();
9388         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9389
9390         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9391                 goto unlock;
9392         sd->nohz_idle = 0;
9393
9394         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9395 unlock:
9396         rcu_read_unlock();
9397 }
9398
9399 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9400 {
9401         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9402
9403         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9404                 return;
9405
9406         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9407         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9408         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9409
9410         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9411 }
9412
9413 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9414 {
9415         struct sched_domain *sd;
9416
9417         rcu_read_lock();
9418         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9419
9420         if (!sd || sd->nohz_idle)
9421                 goto unlock;
9422         sd->nohz_idle = 1;
9423
9424         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9425 unlock:
9426         rcu_read_unlock();
9427 }
9428
9429 /*
9430  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9431  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9432  */
9433 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9434 {
9435         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9436
9437         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9438
9439         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9440         if (!cpu_active(cpu))
9441                 return;
9442
9443         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9444         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9445                 return;
9446
9447         /*
9448          * Can be set safely without rq->lock held
9449          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9450          * rq->lock is held during the check and the clear
9451          */
9452         rq->has_blocked_load = 1;
9453
9454         /*
9455          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9456          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9457          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9458          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9459          */
9460         if (rq->nohz_tick_stopped)
9461                 goto out;
9462
9463         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9464         if (on_null_domain(rq))
9465                 return;
9466
9467         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9468
9469         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9470         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9471
9472         /*
9473          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9474          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9475          * store.
9476          */
9477         smp_mb__after_atomic();
9478
9479         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9480
9481 out:
9482         /*
9483          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9484          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9485          */
9486         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9487 }
9488
9489 /*
9490  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9491  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9492  * tasks movement depending of flags.
9493  * The function returns false if the loop has stopped before running
9494  * through all idle CPUs.
9495  */
9496 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9497                                enum cpu_idle_type idle)
9498 {
9499         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9500         unsigned long now = jiffies;
9501         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9502         bool has_blocked_load = false;
9503         int update_next_balance = 0;
9504         int this_cpu = this_rq->cpu;
9505         int balance_cpu;
9506         int ret = false;
9507         struct rq *rq;
9508
9509         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9510
9511         /*
9512          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9513          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9514          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9515          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9516          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9517          * check the load of an idle cpu.
9518          */
9519         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9520
9521         /*
9522          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9523          * store from nohz_balance_enter_idle().
9524          */
9525         smp_mb();
9526
9527         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9528                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9529                         continue;
9530
9531                 /*
9532                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9533                  * work being done for other CPUs. Next load
9534                  * balancing owner will pick it up.
9535                  */
9536                 if (need_resched()) {
9537                         has_blocked_load = true;
9538                         goto abort;
9539                 }
9540
9541                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9542
9543                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9544
9545                 /*
9546                  * If time for next balance is due,
9547                  * do the balance.
9548                  */
9549                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9550                         struct rq_flags rf;
9551
9552                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9553                         update_rq_clock(rq);
9554                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9555
9556                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9557                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9558                 }
9559
9560                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9561                         next_balance = rq->next_balance;
9562                         update_next_balance = 1;
9563                 }
9564         }
9565
9566         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9567         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9568                 update_blocked_averages(this_cpu);
9569                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9570         }
9571
9572         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9573                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9574
9575         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9576                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9577
9578         /* The full idle balance loop has been done */
9579         ret = true;
9580
9581 abort:
9582         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9583         if (has_blocked_load)
9584                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9585
9586         /*
9587          * next_balance will be updated only when there is a need.
9588          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9589          * updated.
9590          */
9591         if (likely(update_next_balance))
9592                 nohz.next_balance = next_balance;
9593
9594         return ret;
9595 }
9596
9597 /*
9598  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9599  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9600  */
9601 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9602 {
9603         int this_cpu = this_rq->cpu;
9604         unsigned int flags;
9605
9606         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9607                 return false;
9608
9609         if (idle != CPU_IDLE) {
9610                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9611                 return false;
9612         }
9613
9614         /* could be _relaxed() */
9615         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9616         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9617                 return false;
9618
9619         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9620
9621         return true;
9622 }
9623
9624 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9625 {
9626         int this_cpu = this_rq->cpu;
9627
9628         /*
9629          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9630          * housekeeping
9631          */
9632         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9633                 return;
9634
9635         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9636         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9637                 return;
9638
9639         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9640         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9641             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9642                 return;
9643
9644         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9645         /*
9646          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9647          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9648          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9649          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9650          */
9651         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9652                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9653         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9654 }
9655
9656 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9657 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9658
9659 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9660 {
9661         return false;
9662 }
9663
9664 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9665 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9666
9667 /*
9668  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9669  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9670  */
9671 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9672 {
9673         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9674         int this_cpu = this_rq->cpu;
9675         struct sched_domain *sd;
9676         int pulled_task = 0;
9677         u64 curr_cost = 0;
9678
9679         /*
9680          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9681          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9682          */
9683         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9684
9685         /*
9686          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9687          */
9688         if (!cpu_active(this_cpu))
9689                 return 0;
9690
9691         /*
9692          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9693          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9694          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9695          * re-start the picking loop.
9696          */
9697         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9698
9699         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9700             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9701
9702                 rcu_read_lock();
9703                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9704                 if (sd)
9705                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9706                 rcu_read_unlock();
9707
9708                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9709
9710                 goto out;
9711         }
9712
9713         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9714
9715         update_blocked_averages(this_cpu);
9716         rcu_read_lock();
9717         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9718                 int continue_balancing = 1;
9719                 u64 t0, domain_cost;
9720
9721                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9722                         continue;
9723
9724                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9725                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9726                         break;
9727                 }
9728
9729                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9730                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9731
9732                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9733                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9734                                                    &continue_balancing);
9735
9736                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9737                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9738                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9739
9740                         curr_cost += domain_cost;
9741                 }
9742
9743                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9744
9745                 /*
9746                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9747                  * now runnable tasks on this rq.
9748                  */
9749                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9750                         break;
9751         }
9752         rcu_read_unlock();
9753
9754         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9755
9756         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9757                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9758
9759 out:
9760         /*
9761          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9762          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9763          * pretend we pulled a task.
9764          */
9765         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9766                 pulled_task = 1;
9767
9768         /* Move the next balance forward */
9769         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9770                 this_rq->next_balance = next_balance;
9771
9772         /* Is there a task of a high priority class? */
9773         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9774                 pulled_task = -1;
9775
9776         if (pulled_task)
9777                 this_rq->idle_stamp = 0;
9778
9779         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9780
9781         return pulled_task;
9782 }
9783
9784 /*
9785  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9786  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9787  */
9788 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9789 {
9790         struct rq *this_rq = this_rq();
9791         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9792                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9793
9794         /*
9795          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9796          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9797          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9798          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9799          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9800          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9801          */
9802         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9803                 return;
9804
9805         /* normal load balance */
9806         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9807         rebalance_domains(this_rq, idle);
9808 }
9809
9810 /*
9811  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9812  */
9813 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9814 {
9815         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9816         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9817                 return;
9818
9819         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9820                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9821
9822         nohz_balancer_kick(rq);
9823 }
9824
9825 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9826 {
9827         update_sysctl();
9828
9829         update_runtime_enabled(rq);
9830 }
9831
9832 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9833 {
9834         update_sysctl();
9835
9836         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9837         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9838 }
9839
9840 #endif /* CONFIG_SMP */
9841
9842 /*
9843  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9844  *
9845  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9846  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9847  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9848  * parameters.
9849  */
9850 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9851 {
9852         struct cfs_rq *cfs_rq;
9853         struct sched_entity *se = &curr->se;
9854
9855         for_each_sched_entity(se) {
9856                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9857                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9858         }
9859
9860         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9861                 task_tick_numa(rq, curr);
9862
9863         update_misfit_status(curr, rq);
9864         update_overutilized_status(task_rq(curr));
9865 }
9866
9867 /*
9868  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9869  *  - child not yet on the tasklist
9870  *  - preemption disabled
9871  */
9872 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9873 {
9874         struct cfs_rq *cfs_rq;
9875         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9876         struct rq *rq = this_rq();
9877         struct rq_flags rf;
9878
9879         rq_lock(rq, &rf);
9880         update_rq_clock(rq);
9881
9882         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9883         curr = cfs_rq->curr;
9884         if (curr) {
9885                 update_curr(cfs_rq);
9886                 se->vruntime = curr->vruntime;
9887         }
9888         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9889
9890         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9891                 /*
9892                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9893                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9894                  */
9895                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9896                 resched_curr(rq);
9897         }
9898
9899         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9900         rq_unlock(rq, &rf);
9901 }
9902
9903 /*
9904  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9905  * the current task.
9906  */
9907 static void
9908 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9909 {
9910         if (!task_on_rq_queued(p))
9911                 return;
9912
9913         /*
9914          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9915          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9916          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9917          */
9918         if (rq->curr == p) {
9919                 if (p->prio > oldprio)
9920                         resched_curr(rq);
9921         } else
9922                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9923 }
9924
9925 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9926 {
9927         struct sched_entity *se = &p->se;
9928
9929         /*
9930          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9931          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9932          * vruntime.
9933          */
9934         if (p->on_rq)
9935                 return true;
9936
9937         /*
9938          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9939          * But there are some cases where it has already been normalized:
9940          *
9941          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9942          *   wake_up_new_task().
9943          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9944          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9945          */
9946         if (!se->sum_exec_runtime ||
9947             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9948                 return true;
9949
9950         return false;
9951 }
9952
9953 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9954 /*
9955  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9956  * visible to the root
9957  */
9958 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9959 {
9960         struct cfs_rq *cfs_rq;
9961
9962         /* Start to propagate at parent */
9963         se = se->parent;
9964
9965         for_each_sched_entity(se) {
9966                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9967
9968                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9969                         break;
9970
9971                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9972         }
9973 }
9974 #else
9975 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9976 #endif
9977
9978 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9979 {
9980         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9981
9982         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9983         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9984         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9985         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9986         propagate_entity_cfs_rq(se);
9987 }
9988
9989 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9990 {
9991         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9992
9993 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9994         /*
9995          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9996          * class maintain depth value), reset depth properly.
9997          */
9998         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9999 #endif
10000
10001         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10002         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10003         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10004         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10005         propagate_entity_cfs_rq(se);
10006 }
10007
10008 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10009 {
10010         struct sched_entity *se = &p->se;
10011         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10012
10013         if (!vruntime_normalized(p)) {
10014                 /*
10015                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10016                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10017                  */
10018                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10019                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10020         }
10021
10022         detach_entity_cfs_rq(se);
10023 }
10024
10025 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10026 {
10027         struct sched_entity *se = &p->se;
10028         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10029
10030         attach_entity_cfs_rq(se);
10031
10032         if (!vruntime_normalized(p))
10033                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10034 }
10035
10036 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10037 {
10038         detach_task_cfs_rq(p);
10039 }
10040
10041 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10042 {
10043         attach_task_cfs_rq(p);
10044
10045         if (task_on_rq_queued(p)) {
10046                 /*
10047                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10048                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10049                  * if we can still preempt the current task.
10050                  */
10051                 if (rq->curr == p)
10052                         resched_curr(rq);
10053                 else
10054                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10055         }
10056 }
10057
10058 /* Account for a task changing its policy or group.
10059  *
10060  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10061  * migrates between groups/classes.
10062  */
10063 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10064 {
10065         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10066
10067         for_each_sched_entity(se) {
10068                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10069
10070                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10071                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10072                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10073         }
10074 }
10075
10076 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10077 {
10078         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10079         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10080 #ifndef CONFIG_64BIT
10081         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10082 #endif
10083 #ifdef CONFIG_SMP
10084         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10085 #endif
10086 }
10087
10088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10089 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10090 {
10091         struct sched_entity *se = &p->se;
10092
10093         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10094         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10095 }
10096
10097 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10098 {
10099         detach_task_cfs_rq(p);
10100         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10101
10102 #ifdef CONFIG_SMP
10103         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10104         p->se.avg.last_update_time = 0;
10105 #endif
10106         attach_task_cfs_rq(p);
10107 }
10108
10109 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10110 {
10111         switch (type) {
10112         case TASK_SET_GROUP:
10113                 task_set_group_fair(p);
10114                 break;
10115
10116         case TASK_MOVE_GROUP:
10117                 task_move_group_fair(p);
10118                 break;
10119         }
10120 }
10121
10122 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10123 {
10124         int i;
10125
10126         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10127
10128         for_each_possible_cpu(i) {
10129                 if (tg->cfs_rq)
10130                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10131                 if (tg->se)
10132                         kfree(tg->se[i]);
10133         }
10134
10135         kfree(tg->cfs_rq);
10136         kfree(tg->se);
10137 }
10138
10139 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10140 {
10141         struct sched_entity *se;
10142         struct cfs_rq *cfs_rq;
10143         int i;
10144
10145         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10146         if (!tg->cfs_rq)
10147                 goto err;
10148         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10149         if (!tg->se)
10150                 goto err;
10151
10152         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10153
10154         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10155
10156         for_each_possible_cpu(i) {
10157                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10158                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10159                 if (!cfs_rq)
10160                         goto err;
10161
10162                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10163                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10164                 if (!se)
10165                         goto err_free_rq;
10166
10167                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10168                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10169                 init_entity_runnable_average(se);
10170         }
10171
10172         return 1;
10173
10174 err_free_rq:
10175         kfree(cfs_rq);
10176 err:
10177         return 0;
10178 }
10179
10180 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10181 {
10182         struct sched_entity *se;
10183         struct rq *rq;
10184         int i;
10185
10186         for_each_possible_cpu(i) {
10187                 rq = cpu_rq(i);
10188                 se = tg->se[i];
10189
10190                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10191                 update_rq_clock(rq);
10192                 attach_entity_cfs_rq(se);
10193                 sync_throttle(tg, i);
10194                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10195         }
10196 }
10197
10198 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10199 {
10200         unsigned long flags;
10201         struct rq *rq;
10202         int cpu;
10203
10204         for_each_possible_cpu(cpu) {
10205                 if (tg->se[cpu])
10206                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10207
10208                 /*
10209                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10210                  * check on_list without danger of it being re-added.
10211                  */
10212                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10213                         continue;
10214
10215                 rq = cpu_rq(cpu);
10216
10217                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10218                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10219                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10220         }
10221 }
10222
10223 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10224                         struct sched_entity *se, int cpu,
10225                         struct sched_entity *parent)
10226 {
10227         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10228
10229         cfs_rq->tg = tg;
10230         cfs_rq->rq = rq;
10231         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10232
10233         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10234         tg->se[cpu] = se;
10235
10236         /* se could be NULL for root_task_group */
10237         if (!se)
10238                 return;
10239
10240         if (!parent) {
10241                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10242                 se->depth = 0;
10243         } else {
10244                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10245                 se->depth = parent->depth + 1;
10246         }
10247
10248         se->my_q = cfs_rq;
10249         /* guarantee group entities always have weight */
10250         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10251         se->parent = parent;
10252 }
10253
10254 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10255
10256 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10257 {
10258         int i;
10259
10260         /*
10261          * We can't change the weight of the root cgroup.
10262          */
10263         if (!tg->se[0])
10264                 return -EINVAL;
10265
10266         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10267
10268         mutex_lock(&shares_mutex);
10269         if (tg->shares == shares)
10270                 goto done;
10271
10272         tg->shares = shares;
10273         for_each_possible_cpu(i) {
10274                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10275                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10276                 struct rq_flags rf;
10277
10278                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10279                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10280                 update_rq_clock(rq);
10281                 for_each_sched_entity(se) {
10282                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10283                         update_cfs_group(se);
10284                 }
10285                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10286         }
10287
10288 done:
10289         mutex_unlock(&shares_mutex);
10290         return 0;
10291 }
10292 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10293
10294 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10295
10296 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10297 {
10298         return 1;
10299 }
10300
10301 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10302
10303 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10304
10305 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10306
10307
10308 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10309 {
10310         struct sched_entity *se = &task->se;
10311         unsigned int rr_interval = 0;
10312
10313         /*
10314          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10315          * idle runqueue:
10316          */
10317         if (rq->cfs.load.weight)
10318                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10319
10320         return rr_interval;
10321 }
10322
10323 /*
10324  * All the scheduling class methods:
10325  */
10326 const struct sched_class fair_sched_class = {
10327         .next                   = &idle_sched_class,
10328         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10329         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10330         .yield_task             = yield_task_fair,
10331         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10332
10333         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10334
10335         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10336         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10337
10338 #ifdef CONFIG_SMP
10339         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10340         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10341
10342         .rq_online              = rq_online_fair,
10343         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10344
10345         .task_dead              = task_dead_fair,
10346         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10347 #endif
10348
10349         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10350         .task_tick              = task_tick_fair,
10351         .task_fork              = task_fork_fair,
10352
10353         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10354         .switched_from          = switched_from_fair,
10355         .switched_to            = switched_to_fair,
10356
10357         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10358
10359         .update_curr            = update_curr_fair,
10360
10361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10362         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10363 #endif
10364 };
10365
10366 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10367 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10368 {
10369         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10370
10371         rcu_read_lock();
10372         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10373                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10374         rcu_read_unlock();
10375 }
10376
10377 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10378 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10379 {
10380         int node;
10381         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10382
10383         for_each_online_node(node) {
10384                 if (p->numa_faults) {
10385                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10386                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10387                 }
10388                 if (p->numa_group) {
10389                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10390                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10391                 }
10392                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10393         }
10394 }
10395 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10396 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10397
10398 __init void init_sched_fair_class(void)
10399 {
10400 #ifdef CONFIG_SMP
10401         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10402
10403 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10404         nohz.next_balance = jiffies;
10405         nohz.next_blocked = jiffies;
10406         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10407 #endif
10408 #endif /* SMP */
10409
10410 }