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