GNU Linux-libre 4.19.242-gnu1
[releases.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 bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
288         int cpu = cpu_of(rq);
289
290         if (cfs_rq->on_list)
291                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
292
293         cfs_rq->on_list = 1;
294
295         /*
296          * Ensure we either appear before our parent (if already
297          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
298          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
299          * reduces this to two cases and a special case for the root
300          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
301          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
302          * to a tree or when we reach the top of the tree
303          */
304         if (cfs_rq->tg->parent &&
305             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
306                 /*
307                  * If parent is already on the list, we add the child
308                  * just before. Thanks to circular linked property of
309                  * the list, this means to put the child at the tail
310                  * of the list that starts by parent.
311                  */
312                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
313                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
314                 /*
315                  * The branch is now connected to its tree so we can
316                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
317                  * list.
318                  */
319                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
320                 return true;
321         }
322
323         if (!cfs_rq->tg->parent) {
324                 /*
325                  * cfs rq without parent should be put
326                  * at the tail of the list.
327                  */
328                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
329                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
330                 /*
331                  * We have reach the top of a tree so we can reset
332                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
333                  */
334                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
335                 return true;
336         }
337
338         /*
339          * The parent has not already been added so we want to
340          * make sure that it will be put after us.
341          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
342          * where we will add parent.
343          */
344         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
345         /*
346          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
347          * of the branch
348          */
349         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
350         return false;
351 }
352
353 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
354 {
355         if (cfs_rq->on_list) {
356                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
357
358                 /*
359                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
360                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
361                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
362                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
363                  * at the end of the enqueue.
364                  */
365                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
366                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
367
368                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
369                 cfs_rq->on_list = 0;
370         }
371 }
372
373 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
374 {
375         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
376 }
377
378 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
379 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
380         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
381                                  leaf_cfs_rq_list)
382
383 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
384 static inline struct cfs_rq *
385 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
386 {
387         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
388                 return se->cfs_rq;
389
390         return NULL;
391 }
392
393 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
394 {
395         return se->parent;
396 }
397
398 static void
399 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
400 {
401         int se_depth, pse_depth;
402
403         /*
404          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
405          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
406          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
407          * parent.
408          */
409
410         /* First walk up until both entities are at same depth */
411         se_depth = (*se)->depth;
412         pse_depth = (*pse)->depth;
413
414         while (se_depth > pse_depth) {
415                 se_depth--;
416                 *se = parent_entity(*se);
417         }
418
419         while (pse_depth > se_depth) {
420                 pse_depth--;
421                 *pse = parent_entity(*pse);
422         }
423
424         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
425                 *se = parent_entity(*se);
426                 *pse = parent_entity(*pse);
427         }
428 }
429
430 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
431
432 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
433 {
434         return container_of(se, struct task_struct, se);
435 }
436
437 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
438 {
439         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
440 }
441
442
443 #define for_each_sched_entity(se) \
444                 for (; se; se = NULL)
445
446 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
447 {
448         return &task_rq(p)->cfs;
449 }
450
451 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
452 {
453         struct task_struct *p = task_of(se);
454         struct rq *rq = task_rq(p);
455
456         return &rq->cfs;
457 }
458
459 /* runqueue "owned" by this group */
460 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
461 {
462         return NULL;
463 }
464
465 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
466 {
467         return true;
468 }
469
470 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
471 {
472 }
473
474 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
475 {
476 }
477
478 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
479                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
480
481 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
482 {
483         return NULL;
484 }
485
486 static inline void
487 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
488 {
489 }
490
491 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
492
493 static __always_inline
494 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
495
496 /**************************************************************
497  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
498  */
499
500 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
501 {
502         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
503         if (delta > 0)
504                 max_vruntime = vruntime;
505
506         return max_vruntime;
507 }
508
509 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
510 {
511         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
512         if (delta < 0)
513                 min_vruntime = vruntime;
514
515         return min_vruntime;
516 }
517
518 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
519                                 struct sched_entity *b)
520 {
521         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
522 }
523
524 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
525 {
526         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
527         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
528
529         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
530
531         if (curr) {
532                 if (curr->on_rq)
533                         vruntime = curr->vruntime;
534                 else
535                         curr = NULL;
536         }
537
538         if (leftmost) { /* non-empty tree */
539                 struct sched_entity *se;
540                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
541
542                 if (!curr)
543                         vruntime = se->vruntime;
544                 else
545                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
546         }
547
548         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
549         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
550 #ifndef CONFIG_64BIT
551         smp_wmb();
552         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
553 #endif
554 }
555
556 /*
557  * Enqueue an entity into the rb-tree:
558  */
559 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
560 {
561         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
562         struct rb_node *parent = NULL;
563         struct sched_entity *entry;
564         bool leftmost = true;
565
566         /*
567          * Find the right place in the rbtree:
568          */
569         while (*link) {
570                 parent = *link;
571                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
572                 /*
573                  * We dont care about collisions. Nodes with
574                  * the same key stay together.
575                  */
576                 if (entity_before(se, entry)) {
577                         link = &parent->rb_left;
578                 } else {
579                         link = &parent->rb_right;
580                         leftmost = false;
581                 }
582         }
583
584         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
585         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
586                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
587 }
588
589 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
590 {
591         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
592 }
593
594 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
595 {
596         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
597
598         if (!left)
599                 return NULL;
600
601         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
602 }
603
604 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
605 {
606         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
607
608         if (!next)
609                 return NULL;
610
611         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
612 }
613
614 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
615 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
616 {
617         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
618
619         if (!last)
620                 return NULL;
621
622         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
623 }
624
625 /**************************************************************
626  * Scheduling class statistics methods:
627  */
628
629 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
630                 void __user *buffer, size_t *lenp,
631                 loff_t *ppos)
632 {
633         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
634         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
635
636         if (ret || !write)
637                 return ret;
638
639         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
640                                         sysctl_sched_min_granularity);
641
642 #define WRT_SYSCTL(name) \
643         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
644         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
645         WRT_SYSCTL(sched_latency);
646         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
647 #undef WRT_SYSCTL
648
649         return 0;
650 }
651 #endif
652
653 /*
654  * delta /= w
655  */
656 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
657 {
658         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
659                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
660
661         return delta;
662 }
663
664 /*
665  * The idea is to set a period in which each task runs once.
666  *
667  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
668  * this period because otherwise the slices get too small.
669  *
670  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
671  */
672 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
673 {
674         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
675                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
676         else
677                 return sysctl_sched_latency;
678 }
679
680 /*
681  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
682  * proportional to the weight.
683  *
684  * s = p*P[w/rw]
685  */
686 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
687 {
688         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
689
690         for_each_sched_entity(se) {
691                 struct load_weight *load;
692                 struct load_weight lw;
693
694                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
695                 load = &cfs_rq->load;
696
697                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
698                         lw = cfs_rq->load;
699
700                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
701                         load = &lw;
702                 }
703                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
704         }
705         return slice;
706 }
707
708 /*
709  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
710  *
711  * vs = s/w
712  */
713 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
714 {
715         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
716 }
717
718 #ifdef CONFIG_SMP
719 #include "pelt.h"
720 #include "sched-pelt.h"
721
722 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
723 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
724
725 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
726 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
727 {
728         struct sched_avg *sa = &se->avg;
729
730         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
731
732         /*
733          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
734          * they get a chance to stabilize to their real load level.
735          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
736          * nothing has been attached to the task group yet.
737          */
738         if (entity_is_task(se))
739                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
740
741         se->runnable_weight = se->load.weight;
742
743         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
744 }
745
746 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
747 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
748
749 /*
750  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
751  * based on the cfs_rq's current util_avg:
752  *
753  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
754  *
755  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
756  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
757  * as when the series is a harmonic series.
758  *
759  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
760  * only 1/2 of the left utilization budget:
761  *
762  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
763  *
764  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
765  *
766  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
767  * the beginning would be like:
768  *
769  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
770  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
771  *
772  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
773  * if util_avg > util_avg_cap.
774  */
775 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
776 {
777         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
778         struct sched_avg *sa = &se->avg;
779         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
780         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
781
782         if (cap > 0) {
783                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
784                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
785                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
786
787                         if (sa->util_avg > cap)
788                                 sa->util_avg = cap;
789                 } else {
790                         sa->util_avg = cap;
791                 }
792         }
793
794         if (entity_is_task(se)) {
795                 struct task_struct *p = task_of(se);
796                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
797                         /*
798                          * For !fair tasks do:
799                          *
800                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
801                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
802                         switched_from_fair(rq, p);
803                          *
804                          * such that the next switched_to_fair() has the
805                          * expected state.
806                          */
807                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
808                         return;
809                 }
810         }
811
812         attach_entity_cfs_rq(se);
813 }
814
815 #else /* !CONFIG_SMP */
816 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
817 {
818 }
819 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
820 {
821 }
822 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
823 {
824 }
825 #endif /* CONFIG_SMP */
826
827 /*
828  * Update the current task's runtime statistics.
829  */
830 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
831 {
832         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
833         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
834         u64 delta_exec;
835
836         if (unlikely(!curr))
837                 return;
838
839         delta_exec = now - curr->exec_start;
840         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
841                 return;
842
843         curr->exec_start = now;
844
845         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
846                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
847
848         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
849         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
850
851         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
852         update_min_vruntime(cfs_rq);
853
854         if (entity_is_task(curr)) {
855                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
856
857                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
858                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
859                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
860         }
861
862         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
863 }
864
865 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
866 {
867         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
868 }
869
870 static inline void
871 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
872 {
873         u64 wait_start, prev_wait_start;
874
875         if (!schedstat_enabled())
876                 return;
877
878         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
879         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
880
881         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
882             likely(wait_start > prev_wait_start))
883                 wait_start -= prev_wait_start;
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
886 }
887
888 static inline void
889 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
890 {
891         struct task_struct *p;
892         u64 delta;
893
894         if (!schedstat_enabled())
895                 return;
896
897         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
898
899         if (entity_is_task(se)) {
900                 p = task_of(se);
901                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
902                         /*
903                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
904                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
905                          * prior to migration.
906                          */
907                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
908                         return;
909                 }
910                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
911         }
912
913         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
914                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
915         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
916         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
917         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
918 }
919
920 static inline void
921 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
922 {
923         struct task_struct *tsk = NULL;
924         u64 sleep_start, block_start;
925
926         if (!schedstat_enabled())
927                 return;
928
929         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
930         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
931
932         if (entity_is_task(se))
933                 tsk = task_of(se);
934
935         if (sleep_start) {
936                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
937
938                 if ((s64)delta < 0)
939                         delta = 0;
940
941                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
942                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
943
944                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
945                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
946
947                 if (tsk) {
948                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
949                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
950                 }
951         }
952         if (block_start) {
953                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
954
955                 if ((s64)delta < 0)
956                         delta = 0;
957
958                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
959                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
960
961                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
962                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
963
964                 if (tsk) {
965                         if (tsk->in_iowait) {
966                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
967                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
968                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
969                         }
970
971                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
972
973                         /*
974                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
975                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
976                          * amount of time that the task spent sleeping:
977                          */
978                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
979                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
980                                                 (void *)get_wchan(tsk),
981                                                 delta >> 20);
982                         }
983                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
984                 }
985         }
986 }
987
988 /*
989  * Task is being enqueued - update stats:
990  */
991 static inline void
992 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
993 {
994         if (!schedstat_enabled())
995                 return;
996
997         /*
998          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
999          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1000          */
1001         if (se != cfs_rq->curr)
1002                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1003
1004         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1005                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1006 }
1007
1008 static inline void
1009 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1010 {
1011
1012         if (!schedstat_enabled())
1013                 return;
1014
1015         /*
1016          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1017          * waiting task:
1018          */
1019         if (se != cfs_rq->curr)
1020                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1021
1022         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1023                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1024
1025                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1026                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1027                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1028                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1029                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1030                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1031         }
1032 }
1033
1034 /*
1035  * We are picking a new current task - update its stats:
1036  */
1037 static inline void
1038 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1039 {
1040         /*
1041          * We are starting a new run period:
1042          */
1043         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1044 }
1045
1046 /**************************************************
1047  * Scheduling class queueing methods:
1048  */
1049
1050 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1051 /*
1052  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1053  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1054  * numa_balancing_scan_size.
1055  */
1056 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1057 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1058
1059 /* Portion of address space to scan in MB */
1060 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1061
1062 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1063 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1064
1065 struct numa_group {
1066         atomic_t refcount;
1067
1068         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1069         int nr_tasks;
1070         pid_t gid;
1071         int active_nodes;
1072
1073         struct rcu_head rcu;
1074         unsigned long total_faults;
1075         unsigned long max_faults_cpu;
1076         /*
1077          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1078          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1079          * more by CPU use than by memory faults.
1080          */
1081         unsigned long *faults_cpu;
1082         unsigned long faults[0];
1083 };
1084
1085 /*
1086  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1087  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1088  */
1089 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1090 {
1091         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1092                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1093 }
1094
1095 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1096 {
1097         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1101 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1102
1103 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1104 {
1105         unsigned long rss = 0;
1106         unsigned long nr_scan_pages;
1107
1108         /*
1109          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1110          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1111          * on resident pages
1112          */
1113         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1114         rss = get_mm_rss(p->mm);
1115         if (!rss)
1116                 rss = nr_scan_pages;
1117
1118         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1119         return rss / nr_scan_pages;
1120 }
1121
1122 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1123 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1124
1125 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1126 {
1127         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1128         unsigned int scan, floor;
1129         unsigned int windows = 1;
1130
1131         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1132                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1133         floor = 1000 / windows;
1134
1135         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1136         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1137 }
1138
1139 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1140 {
1141         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1142         unsigned long period = smin;
1143         struct numa_group *ng;
1144
1145         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1146         rcu_read_lock();
1147         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1148         if (ng) {
1149                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1150                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1151
1152                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1153                 period *= shared + 1;
1154                 period /= private + shared + 1;
1155         }
1156         rcu_read_unlock();
1157
1158         return max(smin, period);
1159 }
1160
1161 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1162 {
1163         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1164         unsigned long smax;
1165         struct numa_group *ng;
1166
1167         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1168         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1169
1170         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1171         ng = deref_curr_numa_group(p);
1172         if (ng) {
1173                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1174                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1175                 unsigned long period = smax;
1176
1177                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1178                 period *= shared + 1;
1179                 period /= private + shared + 1;
1180
1181                 smax = max(smax, period);
1182         }
1183
1184         return max(smin, smax);
1185 }
1186
1187 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1188 {
1189         int mm_users = 0;
1190         struct mm_struct *mm = p->mm;
1191
1192         if (mm) {
1193                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1194                 if (mm_users == 1) {
1195                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1196                         mm->numa_scan_seq = 0;
1197                 }
1198         }
1199         p->node_stamp                   = 0;
1200         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1201         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1202         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1203         p->numa_faults                  = NULL;
1204         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1205         p->last_task_numa_placement     = 0;
1206         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1207
1208         /* New address space, reset the preferred nid */
1209         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1210                 p->numa_preferred_nid = -1;
1211                 return;
1212         }
1213
1214         /*
1215          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1216          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1217          */
1218         if (mm) {
1219                 unsigned int delay;
1220
1221                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1222                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1223                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1224                 p->node_stamp = delay;
1225         }
1226 }
1227
1228 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1229 {
1230         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1231         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1232 }
1233
1234 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1235 {
1236         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1237         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1238 }
1239
1240 /* Shared or private faults. */
1241 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1242
1243 /* Memory and CPU locality */
1244 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1245
1246 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1247 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1248
1249 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1250 {
1251         struct numa_group *ng;
1252         pid_t gid = 0;
1253
1254         rcu_read_lock();
1255         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1256         if (ng)
1257                 gid = ng->gid;
1258         rcu_read_unlock();
1259
1260         return gid;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1265  * occupy the first half of the array. The second half of the
1266  * array is for current counters, which are averaged into the
1267  * first set by task_numa_placement.
1268  */
1269 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1270 {
1271         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1275 {
1276         if (!p->numa_faults)
1277                 return 0;
1278
1279         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1280                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1281 }
1282
1283 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1284 {
1285         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1286
1287         if (!ng)
1288                 return 0;
1289
1290         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1291                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1292 }
1293
1294 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1295 {
1296         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1297                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1298 }
1299
1300 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1301 {
1302         unsigned long faults = 0;
1303         int node;
1304
1305         for_each_online_node(node) {
1306                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1307         }
1308
1309         return faults;
1310 }
1311
1312 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1313 {
1314         unsigned long faults = 0;
1315         int node;
1316
1317         for_each_online_node(node) {
1318                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1319         }
1320
1321         return faults;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1326  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1327  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1328  */
1329 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1330
1331 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1332 {
1333         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1334 }
1335
1336 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1337 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1338                                         int maxdist, bool task)
1339 {
1340         unsigned long score = 0;
1341         int node;
1342
1343         /*
1344          * All nodes are directly connected, and the same distance
1345          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1346          */
1347         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1348                 return 0;
1349
1350         /*
1351          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1352          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1353          */
1354         for_each_online_node(node) {
1355                 unsigned long faults;
1356                 int dist = node_distance(nid, node);
1357
1358                 /*
1359                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1360                  * for placement; nid was already counted.
1361                  */
1362                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1363                         continue;
1364
1365                 /*
1366                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1367                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1368                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1369                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1370                  * of each group. Skip other nodes.
1371                  */
1372                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1373                                         dist >= maxdist)
1374                         continue;
1375
1376                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1377                 if (task)
1378                         faults = task_faults(p, node);
1379                 else
1380                         faults = group_faults(p, node);
1381
1382                 /*
1383                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1384                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1385                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1386                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1387                  * The further away a node is, the less the faults count.
1388                  * This seems to result in good task placement.
1389                  */
1390                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1391                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1392                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1393                 }
1394
1395                 score += faults;
1396         }
1397
1398         return score;
1399 }
1400
1401 /*
1402  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1403  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1404  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1405  * evenly spread out between numa nodes.
1406  */
1407 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1408                                         int dist)
1409 {
1410         unsigned long faults, total_faults;
1411
1412         if (!p->numa_faults)
1413                 return 0;
1414
1415         total_faults = p->total_numa_faults;
1416
1417         if (!total_faults)
1418                 return 0;
1419
1420         faults = task_faults(p, nid);
1421         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1422
1423         return 1000 * faults / total_faults;
1424 }
1425
1426 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1427                                          int dist)
1428 {
1429         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1430         unsigned long faults, total_faults;
1431
1432         if (!ng)
1433                 return 0;
1434
1435         total_faults = ng->total_faults;
1436
1437         if (!total_faults)
1438                 return 0;
1439
1440         faults = group_faults(p, nid);
1441         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1442
1443         return 1000 * faults / total_faults;
1444 }
1445
1446 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1447                                 int src_nid, int dst_cpu)
1448 {
1449         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1450         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1451         int last_cpupid, this_cpupid;
1452
1453         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1454         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1455
1456         /*
1457          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1458          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1459          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1460          * executed below.
1461          */
1462         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1463             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1464                 return true;
1465
1466         /*
1467          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1468          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1469          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1470          *
1471          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1472          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1473          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1474          *
1475          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1476          * same result twice in a row, given these samples are fully
1477          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1478          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1479          *
1480          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1481          * act on an unlikely task<->page relation.
1482          */
1483         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1484                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1485                 return false;
1486
1487         /* Always allow migrate on private faults */
1488         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1489                 return true;
1490
1491         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1492         if (!ng)
1493                 return true;
1494
1495         /*
1496          * Destination node is much more heavily used than the source
1497          * node? Allow migration.
1498          */
1499         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1500                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1501                 return true;
1502
1503         /*
1504          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1505          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1506          *
1507          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1508          * --------------- * - > ---------------
1509          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1510          */
1511         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1512                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1513 }
1514
1515 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1516 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1517 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1518 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1519
1520 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1521 struct numa_stats {
1522         unsigned long load;
1523
1524         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1525         unsigned long compute_capacity;
1526
1527         unsigned int nr_running;
1528 };
1529
1530 /*
1531  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1532  */
1533 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1534 {
1535         int smt, cpu, cpus = 0;
1536         unsigned long capacity;
1537
1538         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1539         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1540                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1541
1542                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1543                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1544                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1545
1546                 cpus++;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1551          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1552          * not find this node attractive.
1553          *
1554          * We'll detect a huge imbalance and bail there.
1555          */
1556         if (!cpus)
1557                 return;
1558
1559         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1560         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1561         capacity = cpus / smt; /* cores */
1562
1563         capacity = min_t(unsigned, capacity,
1564                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1565 }
1566
1567 struct task_numa_env {
1568         struct task_struct *p;
1569
1570         int src_cpu, src_nid;
1571         int dst_cpu, dst_nid;
1572
1573         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1574
1575         int imbalance_pct;
1576         int dist;
1577
1578         struct task_struct *best_task;
1579         long best_imp;
1580         int best_cpu;
1581 };
1582
1583 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1584                              struct task_struct *p, long imp)
1585 {
1586         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1587
1588         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1589         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1590                 return;
1591
1592         /*
1593          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1594          * found a better CPU to move/swap.
1595          */
1596         if (env->best_cpu != -1) {
1597                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1598                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1599         }
1600
1601         if (env->best_task)
1602                 put_task_struct(env->best_task);
1603         if (p)
1604                 get_task_struct(p);
1605
1606         env->best_task = p;
1607         env->best_imp = imp;
1608         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1609 }
1610
1611 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1612                                 struct task_numa_env *env)
1613 {
1614         long imb, old_imb;
1615         long orig_src_load, orig_dst_load;
1616         long src_capacity, dst_capacity;
1617
1618         /*
1619          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1620          *
1621          * src_load        dst_load
1622          * ------------ vs ---------
1623          * src_capacity    dst_capacity
1624          */
1625         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1626         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1627
1628         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1629
1630         orig_src_load = env->src_stats.load;
1631         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1632
1633         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1634
1635         /* Would this change make things worse? */
1636         return (imb > old_imb);
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1641  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1642  * Used to deter task migration.
1643  */
1644 #define SMALLIMP        30
1645
1646 /*
1647  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1648  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1649  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1650  * be exchanged with the source task
1651  */
1652 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1653                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1654 {
1655         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1656         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1657         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1658         struct task_struct *cur;
1659         long src_load, dst_load;
1660         int dist = env->dist;
1661         long moveimp = imp;
1662         long load;
1663
1664         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1665                 return;
1666
1667         rcu_read_lock();
1668         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1669         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1670                 cur = NULL;
1671
1672         /*
1673          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1674          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1675          */
1676         if (cur == env->p)
1677                 goto unlock;
1678
1679         if (!cur) {
1680                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1681                         goto assign;
1682                 else
1683                         goto unlock;
1684         }
1685
1686         /*
1687          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1688          * source and destination node. Calculate the total differential for
1689          * the source task and potential destination task. The more negative
1690          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1691          * be incurred if the tasks were swapped.
1692          */
1693         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1694         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1695                 goto unlock;
1696
1697         /*
1698          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1699          * in any group then look only at task weights.
1700          */
1701         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1702         if (cur_ng == p_ng) {
1703                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1704                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1705                 /*
1706                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1707                  * tasks within a group over tiny differences.
1708                  */
1709                 if (cur_ng)
1710                         imp -= imp / 16;
1711         } else {
1712                 /*
1713                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1714                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1715                  */
1716                 if (cur_ng && p_ng)
1717                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1718                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1719                 else
1720                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1721                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1722         }
1723
1724         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1725                 imp = moveimp;
1726                 cur = NULL;
1727                 goto assign;
1728         }
1729
1730         /*
1731          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1732          * task migration might only result in ping pong
1733          * of tasks and also hurt performance due to cache
1734          * misses.
1735          */
1736         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1737                 goto unlock;
1738
1739         /*
1740          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1741          */
1742         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1743         if (!load)
1744                 goto assign;
1745
1746         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1747         src_load = env->src_stats.load - load;
1748
1749         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1750                 goto unlock;
1751
1752 assign:
1753         /*
1754          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1755          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1756          */
1757         if (!cur) {
1758                 /*
1759                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1760                  * can be used from IRQ context.
1761                  */
1762                 local_irq_disable();
1763                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1764                                                    env->dst_cpu);
1765                 local_irq_enable();
1766         }
1767
1768         task_numa_assign(env, cur, imp);
1769 unlock:
1770         rcu_read_unlock();
1771 }
1772
1773 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1774                                 long taskimp, long groupimp)
1775 {
1776         long src_load, dst_load, load;
1777         bool maymove = false;
1778         int cpu;
1779
1780         load = task_h_load(env->p);
1781         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1782         src_load = env->src_stats.load - load;
1783
1784         /*
1785          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1786          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1787          */
1788         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1789
1790         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1791                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1792                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1793                         continue;
1794
1795                 env->dst_cpu = cpu;
1796                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1797         }
1798 }
1799
1800 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1801 {
1802         struct task_numa_env env = {
1803                 .p = p,
1804
1805                 .src_cpu = task_cpu(p),
1806                 .src_nid = task_node(p),
1807
1808                 .imbalance_pct = 112,
1809
1810                 .best_task = NULL,
1811                 .best_imp = 0,
1812                 .best_cpu = -1,
1813         };
1814         unsigned long taskweight, groupweight;
1815         struct sched_domain *sd;
1816         long taskimp, groupimp;
1817         struct numa_group *ng;
1818         struct rq *best_rq;
1819         int nid, ret, dist;
1820
1821         /*
1822          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1823          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1824          *
1825          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1826          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1827          * to satisfy here.
1828          */
1829         rcu_read_lock();
1830         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1831         if (sd)
1832                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1833         rcu_read_unlock();
1834
1835         /*
1836          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1837          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1838          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1839          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1840          */
1841         if (unlikely(!sd)) {
1842                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1843                 return -EINVAL;
1844         }
1845
1846         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1847         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1848         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1849         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1850         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1851         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1852         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1853         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1854
1855         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1856         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1857
1858         /*
1859          * Look at other nodes in these cases:
1860          * - there is no space available on the preferred_nid
1861          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1862          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1863          *   we need to check other locations.
1864          */
1865         ng = deref_curr_numa_group(p);
1866         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1867                 for_each_online_node(nid) {
1868                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1869                                 continue;
1870
1871                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1872                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1873                                                 dist != env.dist) {
1874                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1875                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1876                         }
1877
1878                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1879                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1880                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1881                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1882                                 continue;
1883
1884                         env.dist = dist;
1885                         env.dst_nid = nid;
1886                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1887                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1888                 }
1889         }
1890
1891         /*
1892          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1893          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1894          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1895          * settle down.
1896          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1897          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1898          */
1899         if (ng) {
1900                 if (env.best_cpu == -1)
1901                         nid = env.src_nid;
1902                 else
1903                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1904
1905                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1906                         sched_setnuma(p, nid);
1907         }
1908
1909         /* No better CPU than the current one was found. */
1910         if (env.best_cpu == -1)
1911                 return -EAGAIN;
1912
1913         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1914         if (env.best_task == NULL) {
1915                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1916                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1917                 if (ret != 0)
1918                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1919                 return ret;
1920         }
1921
1922         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1923         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1924
1925         if (ret != 0)
1926                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1927         put_task_struct(env.best_task);
1928         return ret;
1929 }
1930
1931 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1932 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1933 {
1934         unsigned long interval = HZ;
1935
1936         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1937         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1938                 return;
1939
1940         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1941         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1942         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1943
1944         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1945         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1946                 return;
1947
1948         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1949         task_numa_migrate(p);
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1954  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1955  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1956  * located.
1957  */
1958 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1959 {
1960         unsigned long faults, max_faults = 0;
1961         int nid, active_nodes = 0;
1962
1963         for_each_online_node(nid) {
1964                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1965                 if (faults > max_faults)
1966                         max_faults = faults;
1967         }
1968
1969         for_each_online_node(nid) {
1970                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1971                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1972                         active_nodes++;
1973         }
1974
1975         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1976         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1981  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1982  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1983  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1984  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1985  */
1986 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1987 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1988
1989 /*
1990  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1991  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1992  * the page accesses are shared with other processes.
1993  * Otherwise, decrease the scan period.
1994  */
1995 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1996                         unsigned long shared, unsigned long private)
1997 {
1998         unsigned int period_slot;
1999         int lr_ratio, ps_ratio;
2000         int diff;
2001
2002         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2003         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2004
2005         /*
2006          * If there were no record hinting faults then either the task is
2007          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2008          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2009          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2010          * node is overloaded. In either case, scan slower
2011          */
2012         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2013                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2014                         p->numa_scan_period << 1);
2015
2016                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2017                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2018
2019                 return;
2020         }
2021
2022         /*
2023          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2024          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2025          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2026          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2027          */
2028         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2029         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2030         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2031
2032         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2033                 /*
2034                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2035                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2036                  */
2037                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2038                 if (!slot)
2039                         slot = 1;
2040                 diff = slot * period_slot;
2041         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2042                 /*
2043                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2044                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2045                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2046                  */
2047                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2048                 if (!slot)
2049                         slot = 1;
2050                 diff = slot * period_slot;
2051         } else {
2052                 /*
2053                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2054                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2055                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2056                  */
2057                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2058                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2059         }
2060
2061         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2062                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2063         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2064 }
2065
2066 /*
2067  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2068  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2069  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2070  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2071  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2072  */
2073 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2074 {
2075         u64 runtime, delta, now;
2076         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2077         now = p->se.exec_start;
2078         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2079
2080         if (p->last_task_numa_placement) {
2081                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2082                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2083
2084                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2085                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2086                         *period = 0;
2087         } else {
2088                 delta = p->se.avg.load_sum;
2089                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2090         }
2091
2092         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2093         p->last_task_numa_placement = now;
2094
2095         return delta;
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2100  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2101  * otherwise workloads might not converge.
2102  */
2103 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2104 {
2105         nodemask_t nodes;
2106         int dist;
2107
2108         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2109         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2110                 return nid;
2111
2112         /*
2113          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2114          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2115          * both the node itself, and on nearby nodes.
2116          */
2117         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2118                 unsigned long score, max_score = 0;
2119                 int node, max_node = nid;
2120
2121                 dist = sched_max_numa_distance;
2122
2123                 for_each_online_node(node) {
2124                         score = group_weight(p, node, dist);
2125                         if (score > max_score) {
2126                                 max_score = score;
2127                                 max_node = node;
2128                         }
2129                 }
2130                 return max_node;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2135          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2136          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2137          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2138          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2139          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2140          * keep the complexity of the search down.
2141          */
2142         nodes = node_online_map;
2143         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2144                 unsigned long max_faults = 0;
2145                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2146                 int a, b;
2147
2148                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2149                 if (!find_numa_distance(dist))
2150                         continue;
2151
2152                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2153                         unsigned long faults = 0;
2154                         nodemask_t this_group;
2155                         nodes_clear(this_group);
2156
2157                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2158                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2159                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2160                                         faults += group_faults(p, b);
2161                                         node_set(b, this_group);
2162                                         node_clear(b, nodes);
2163                                 }
2164                         }
2165
2166                         /* Remember the top group. */
2167                         if (faults > max_faults) {
2168                                 max_faults = faults;
2169                                 max_group = this_group;
2170                                 /*
2171                                  * subtle: at the smallest distance there is
2172                                  * just one node left in each "group", the
2173                                  * winner is the preferred nid.
2174                                  */
2175                                 nid = a;
2176                         }
2177                 }
2178                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2179                 if (!max_faults)
2180                         break;
2181                 nodes = max_group;
2182         }
2183         return nid;
2184 }
2185
2186 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2187 {
2188         int seq, nid, max_nid = -1;
2189         unsigned long max_faults = 0;
2190         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2191         unsigned long total_faults;
2192         u64 runtime, period;
2193         spinlock_t *group_lock = NULL;
2194         struct numa_group *ng;
2195
2196         /*
2197          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2198          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2199          * that the field is read in a single access:
2200          */
2201         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2202         if (p->numa_scan_seq == seq)
2203                 return;
2204         p->numa_scan_seq = seq;
2205         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2206
2207         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2208                        p->numa_faults_locality[1];
2209         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2210
2211         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2212         ng = deref_curr_numa_group(p);
2213         if (ng) {
2214                 group_lock = &ng->lock;
2215                 spin_lock_irq(group_lock);
2216         }
2217
2218         /* Find the node with the highest number of faults */
2219         for_each_online_node(nid) {
2220                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2221                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2222                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2223                 int priv;
2224
2225                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2226                         long diff, f_diff, f_weight;
2227
2228                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2229                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2230                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2231                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2232
2233                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2234                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2235                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2236                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2237
2238                         /*
2239                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2240                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2241                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2242                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2243                          * faults are less important.
2244                          */
2245                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2246                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2247                                    (total_faults + 1);
2248                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2249                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2250
2251                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2252                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2253                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2254                         p->total_numa_faults += diff;
2255                         if (ng) {
2256                                 /*
2257                                  * safe because we can only change our own group
2258                                  *
2259                                  * mem_idx represents the offset for a given
2260                                  * nid and priv in a specific region because it
2261                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2262                                  */
2263                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2264                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2265                                 ng->total_faults += diff;
2266                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2267                         }
2268                 }
2269
2270                 if (!ng) {
2271                         if (faults > max_faults) {
2272                                 max_faults = faults;
2273                                 max_nid = nid;
2274                         }
2275                 } else if (group_faults > max_faults) {
2276                         max_faults = group_faults;
2277                         max_nid = nid;
2278                 }
2279         }
2280
2281         if (ng) {
2282                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2283                 spin_unlock_irq(group_lock);
2284                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2285         }
2286
2287         if (max_faults) {
2288                 /* Set the new preferred node */
2289                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2290                         sched_setnuma(p, max_nid);
2291         }
2292
2293         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2294 }
2295
2296 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2297 {
2298         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2299 }
2300
2301 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2302 {
2303         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2304                 kfree_rcu(grp, rcu);
2305 }
2306
2307 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2308                         int *priv)
2309 {
2310         struct numa_group *grp, *my_grp;
2311         struct task_struct *tsk;
2312         bool join = false;
2313         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2314         int i;
2315
2316         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2317                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2318                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2319
2320                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2321                 if (!grp)
2322                         return;
2323
2324                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2325                 grp->active_nodes = 1;
2326                 grp->max_faults_cpu = 0;
2327                 spin_lock_init(&grp->lock);
2328                 grp->gid = p->pid;
2329                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2330                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2331                                                 nr_node_ids;
2332
2333                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2334                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2335
2336                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2337
2338                 grp->nr_tasks++;
2339                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2340         }
2341
2342         rcu_read_lock();
2343         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2344
2345         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2346                 goto no_join;
2347
2348         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2349         if (!grp)
2350                 goto no_join;
2351
2352         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2353         if (grp == my_grp)
2354                 goto no_join;
2355
2356         /*
2357          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2358          * the other task will join us.
2359          */
2360         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2361                 goto no_join;
2362
2363         /*
2364          * Tie-break on the grp address.
2365          */
2366         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2367                 goto no_join;
2368
2369         /* Always join threads in the same process. */
2370         if (tsk->mm == current->mm)
2371                 join = true;
2372
2373         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2374         if (flags & TNF_SHARED)
2375                 join = true;
2376
2377         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2378         *priv = !join;
2379
2380         if (join && !get_numa_group(grp))
2381                 goto no_join;
2382
2383         rcu_read_unlock();
2384
2385         if (!join)
2386                 return;
2387
2388         BUG_ON(irqs_disabled());
2389         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2390
2391         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2392                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2393                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2394         }
2395         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2396         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2397
2398         my_grp->nr_tasks--;
2399         grp->nr_tasks++;
2400
2401         spin_unlock(&my_grp->lock);
2402         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2403
2404         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2405
2406         put_numa_group(my_grp);
2407         return;
2408
2409 no_join:
2410         rcu_read_unlock();
2411         return;
2412 }
2413
2414 /*
2415  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2416  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2417  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2418  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2419  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2420  */
2421 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2422 {
2423         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2424         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2425         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2426         unsigned long flags;
2427         int i;
2428
2429         if (!numa_faults)
2430                 return;
2431
2432         if (grp) {
2433                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2434                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2435                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2436                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2437
2438                 grp->nr_tasks--;
2439                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2440                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2441                 put_numa_group(grp);
2442         }
2443
2444         if (final) {
2445                 p->numa_faults = NULL;
2446                 kfree(numa_faults);
2447         } else {
2448                 p->total_numa_faults = 0;
2449                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2450                         numa_faults[i] = 0;
2451         }
2452 }
2453
2454 /*
2455  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2456  */
2457 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2458 {
2459         struct task_struct *p = current;
2460         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2461         int cpu_node = task_node(current);
2462         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2463         struct numa_group *ng;
2464         int priv;
2465
2466         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2467                 return;
2468
2469         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2470         if (!p->mm)
2471                 return;
2472
2473         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2474         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2475                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2476                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2477
2478                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2479                 if (!p->numa_faults)
2480                         return;
2481
2482                 p->total_numa_faults = 0;
2483                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2484         }
2485
2486         /*
2487          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2488          * to be private if the accessing pid has not changed
2489          */
2490         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2491                 priv = 1;
2492         } else {
2493                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2494                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2495                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2496         }
2497
2498         /*
2499          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2500          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2501          * actively using should be counted as local. This allows the
2502          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2503          */
2504         ng = deref_curr_numa_group(p);
2505         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2506                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2507                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2508                 local = 1;
2509
2510         /*
2511          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2512          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2513          */
2514         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2515                 task_numa_placement(p);
2516                 numa_migrate_preferred(p);
2517         }
2518
2519         if (migrated)
2520                 p->numa_pages_migrated += pages;
2521         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2522                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2523
2524         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2525         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2526         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2527 }
2528
2529 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2530 {
2531         /*
2532          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2533          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2534          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2535          * much of an issue though, since this is just used for
2536          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2537          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2538          */
2539         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2540         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2541 }
2542
2543 /*
2544  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2545  * Triggered from task_tick_numa().
2546  */
2547 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2548 {
2549         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2550         struct task_struct *p = current;
2551         struct mm_struct *mm = p->mm;
2552         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2553         struct vm_area_struct *vma;
2554         unsigned long start, end;
2555         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2556         long pages, virtpages;
2557
2558         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2559
2560         work->next = work; /* protect against double add */
2561         /*
2562          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2563          *
2564          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2565          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2566          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2567          * work.
2568          */
2569         if (p->flags & PF_EXITING)
2570                 return;
2571
2572         if (!mm->numa_next_scan) {
2573                 mm->numa_next_scan = now +
2574                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2575         }
2576
2577         /*
2578          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2579          */
2580         migrate = mm->numa_next_scan;
2581         if (time_before(now, migrate))
2582                 return;
2583
2584         if (p->numa_scan_period == 0) {
2585                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2586                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2587         }
2588
2589         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2590         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2591                 return;
2592
2593         /*
2594          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2595          * the next time around.
2596          */
2597         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2598
2599         start = mm->numa_scan_offset;
2600         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2601         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2602         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2603         if (!pages)
2604                 return;
2605
2606
2607         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2608                 return;
2609         vma = find_vma(mm, start);
2610         if (!vma) {
2611                 reset_ptenuma_scan(p);
2612                 start = 0;
2613                 vma = mm->mmap;
2614         }
2615         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2616                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2617                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2618                         continue;
2619                 }
2620
2621                 /*
2622                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2623                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2624                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2625                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2626                  */
2627                 if (!vma->vm_mm ||
2628                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2629                         continue;
2630
2631                 /*
2632                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2633                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2634                  */
2635                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2636                         continue;
2637
2638                 do {
2639                         start = max(start, vma->vm_start);
2640                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2641                         end = min(end, vma->vm_end);
2642                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2643
2644                         /*
2645                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2646                          * hpages that have at least one present PTE that
2647                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2648                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2649                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2650                          * areas faster.
2651                          */
2652                         if (nr_pte_updates)
2653                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2654                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2655
2656                         start = end;
2657                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2658                                 goto out;
2659
2660                         cond_resched();
2661                 } while (end != vma->vm_end);
2662         }
2663
2664 out:
2665         /*
2666          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2667          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2668          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2669          * scanner to the start so check it now.
2670          */
2671         if (vma)
2672                 mm->numa_scan_offset = start;
2673         else
2674                 reset_ptenuma_scan(p);
2675         up_read(&mm->mmap_sem);
2676
2677         /*
2678          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2679          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2680          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2681          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2682          */
2683         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2684                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2685                 p->node_stamp += 32 * diff;
2686         }
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Drive the periodic memory faults..
2691  */
2692 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2693 {
2694         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2695         u64 period, now;
2696
2697         /*
2698          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2699          */
2700         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2701                 return;
2702
2703         /*
2704          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2705          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2706          * task needs to have done some actual work before we bother with
2707          * NUMA placement.
2708          */
2709         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2710         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2711
2712         if (now > curr->node_stamp + period) {
2713                 if (!curr->node_stamp)
2714                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2715                 curr->node_stamp += period;
2716
2717                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2718                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2719                         task_work_add(curr, work, true);
2720                 }
2721         }
2722 }
2723
2724 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2725 {
2726         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2727         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2728
2729         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2730                 return;
2731
2732         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2733                 return;
2734
2735         if (src_nid == dst_nid)
2736                 return;
2737
2738         /*
2739          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2740          * has completed. This is most likely due to a new task that
2741          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2742          */
2743         if (p->numa_scan_seq) {
2744                 /*
2745                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2746                  * node or if the task was not previously running on
2747                  * the preferred node.
2748                  */
2749                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2750                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2751                         return;
2752         }
2753
2754         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2755 }
2756
2757 #else
2758 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2759 {
2760 }
2761
2762 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2763 {
2764 }
2765
2766 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2767 {
2768 }
2769
2770 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2771 {
2772 }
2773
2774 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2775
2776 static void
2777 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2778 {
2779         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2780         if (!parent_entity(se))
2781                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2782 #ifdef CONFIG_SMP
2783         if (entity_is_task(se)) {
2784                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2785
2786                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2787                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2788         }
2789 #endif
2790         cfs_rq->nr_running++;
2791 }
2792
2793 static void
2794 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2795 {
2796         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2797         if (!parent_entity(se))
2798                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2799 #ifdef CONFIG_SMP
2800         if (entity_is_task(se)) {
2801                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2802                 list_del_init(&se->group_node);
2803         }
2804 #endif
2805         cfs_rq->nr_running--;
2806 }
2807
2808 /*
2809  * Signed add and clamp on underflow.
2810  *
2811  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2812  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2813  * values.
2814  */
2815 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2816         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2817         typeof(_val) val = (_val);                              \
2818         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2819                                                                 \
2820         res = var + val;                                        \
2821                                                                 \
2822         if (val < 0 && res > var)                               \
2823                 res = 0;                                        \
2824                                                                 \
2825         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2826 } while (0)
2827
2828 /*
2829  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2830  *
2831  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2832  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2833  * values.
2834  */
2835 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2836         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2837         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2838         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2839         res = var - val;                                        \
2840         if (res > var)                                          \
2841                 res = 0;                                        \
2842         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2843 } while (0)
2844
2845 #ifdef CONFIG_SMP
2846 static inline void
2847 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2848 {
2849         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2850
2851         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2852         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2853 }
2854
2855 static inline void
2856 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2857 {
2858         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2859
2860         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2861         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2862                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2863 }
2864
2865 static inline void
2866 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2867 {
2868         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2869         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2870 }
2871
2872 static inline void
2873 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2874 {
2875         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2876         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2877 }
2878 #else
2879 static inline void
2880 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2881 static inline void
2882 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2883 static inline void
2884 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2885 static inline void
2886 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2887 #endif
2888
2889 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2890                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2891 {
2892         if (se->on_rq) {
2893                 /* commit outstanding execution time */
2894                 if (cfs_rq->curr == se)
2895                         update_curr(cfs_rq);
2896                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2897                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2898         }
2899         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2900
2901         se->runnable_weight = runnable;
2902         update_load_set(&se->load, weight);
2903
2904 #ifdef CONFIG_SMP
2905         do {
2906                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2907
2908                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2909                 se->avg.runnable_load_avg =
2910                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2911         } while (0);
2912 #endif
2913
2914         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2915         if (se->on_rq) {
2916                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2917                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2918         }
2919 }
2920
2921 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2922 {
2923         struct sched_entity *se = &p->se;
2924         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2925         struct load_weight *load = &se->load;
2926         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2927
2928         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2929         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2930 }
2931
2932 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2933 #ifdef CONFIG_SMP
2934 /*
2935  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2936  * global sum we all love to hate.
2937  *
2938  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2939  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2940  *
2941  *                     tg->weight * grq->load.weight
2942  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2943  *                       \Sum grq->load.weight
2944  *
2945  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2946  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2947  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2948  *
2949  * So instead of the above, we substitute:
2950  *
2951  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2952  *
2953  * which yields the following:
2954  *
2955  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2956  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2957  *                             tg->load_avg
2958  *
2959  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2960  *
2961  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2962  *
2963  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2964  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2965  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2966  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2967  * yielding bad latency etc..
2968  *
2969  * Now, in that special case (1) reduces to:
2970  *
2971  *                     tg->weight * grq->load.weight
2972  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2973  *                         grp->load.weight
2974  *
2975  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2976  *
2977  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2978  * UP case, like:
2979  *
2980  *   ge->load.weight =
2981  *
2982  *              tg->weight * grq->load.weight
2983  *     ---------------------------------------------------         (5)
2984  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2985  *
2986  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2987  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2988  *
2989  *
2990  *                     tg->weight * grq->load.weight
2991  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2992  *                             tg_load_avg'
2993  *
2994  * Where:
2995  *
2996  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2997  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2998  *
2999  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3000  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3001  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3002  *
3003  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3004  *
3005  * hence icky!
3006  */
3007 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3008 {
3009         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3010         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3011
3012         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3013
3014         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3015
3016         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3017
3018         /* Ensure tg_weight >= load */
3019         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3020         tg_weight += load;
3021
3022         shares = (tg_shares * load);
3023         if (tg_weight)
3024                 shares /= tg_weight;
3025
3026         /*
3027          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3028          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3029          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3030          * the group on a CPU.
3031          *
3032          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3033          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3034          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3035          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3036          * instead of 0.
3037          */
3038         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3039 }
3040
3041 /*
3042  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
3043  * the group entity weight calculated above.
3044  *
3045  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
3046  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
3047  * does not represent the runnable weight.
3048  *
3049  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
3050  * runqueue:
3051  *
3052  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
3053  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
3054  *                                               grq->avg.load_avg
3055  *
3056  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
3057  * transients in the from-idle case. Instead we use:
3058  *
3059  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
3060  *
3061  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
3062  *              -----------------------------------------------------   (8)
3063  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
3064  *
3065  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
3066  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
3067  */
3068 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
3069 {
3070         long runnable, load_avg;
3071
3072         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
3073                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
3074
3075         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
3076                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
3077
3078         runnable *= shares;
3079         if (load_avg)
3080                 runnable /= load_avg;
3081
3082         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3083 }
3084 #endif /* CONFIG_SMP */
3085
3086 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3087
3088 /*
3089  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3090  * runqueue.
3091  */
3092 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3093 {
3094         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3095         long shares, runnable;
3096
3097         if (!gcfs_rq)
3098                 return;
3099
3100         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3101                 return;
3102
3103 #ifndef CONFIG_SMP
3104         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3105
3106         if (likely(se->load.weight == shares))
3107                 return;
3108 #else
3109         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3110         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3111 #endif
3112
3113         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3114 }
3115
3116 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3117 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3118 {
3119 }
3120 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3121
3122 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3123 {
3124         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3125
3126         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3127                 /*
3128                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3129                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3130                  * a real problem.
3131                  *
3132                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3133                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3134                  * number include things like RT tasks.
3135                  *
3136                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3137                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3138                  *
3139                  * See cpu_util().
3140                  */
3141                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3142         }
3143 }
3144
3145 #ifdef CONFIG_SMP
3146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3147 /**
3148  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3149  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3150  * @force: update regardless of how small the difference
3151  *
3152  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3153  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3154  * considerations.
3155  *
3156  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3157  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3158  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3159  *
3160  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3161  */
3162 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3163 {
3164         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3165
3166         /*
3167          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3168          */
3169         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3170                 return;
3171
3172         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3173                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3174                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3175         }
3176 }
3177
3178 /*
3179  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3180  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3181  * including the state of rq->lock, should be made.
3182  */
3183 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3184                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3185 {
3186         u64 p_last_update_time;
3187         u64 n_last_update_time;
3188
3189         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3190                 return;
3191
3192         /*
3193          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3194          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3195          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3196          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3197          * the wakee more load sounds not bad.
3198          */
3199         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3200                 return;
3201
3202 #ifndef CONFIG_64BIT
3203         {
3204                 u64 p_last_update_time_copy;
3205                 u64 n_last_update_time_copy;
3206
3207                 do {
3208                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3209                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3210
3211                         smp_rmb();
3212
3213                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3214                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3215
3216                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3217                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3218         }
3219 #else
3220         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3221         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3222 #endif
3223         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3224         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3225 }
3226
3227
3228 /*
3229  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3230  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3231  * that for each group:
3232  *
3233  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3234  *
3235  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3236  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3237  *
3238  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3239  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3240  * their PELT windows aligned).
3241  *
3242  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3243  *
3244  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3245  *
3246  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3247  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3248  *
3249  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3250  *
3251  * And per (1) we have:
3252  *
3253  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3254  *
3255  * Which gives:
3256  *
3257  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3258  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3259  *                               grq->load.weight
3260  *
3261  * Except that is wrong!
3262  *
3263  * Because while for entities historical weight is not important and we
3264  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3265  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3266  *
3267  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3268  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3269  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3270  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3271  *
3272  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3273  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3274  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3275  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3276  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3277  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3278  *
3279  * So we'll have to approximate.. :/
3280  *
3281  * Given the constraint:
3282  *
3283  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3284  *
3285  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3286  * overlap.
3287  *
3288  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3289  *
3290  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3291  *
3292  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3293  *
3294  */
3295
3296 static inline void
3297 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3298 {
3299         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3300
3301         /* Nothing to update */
3302         if (!delta)
3303                 return;
3304
3305         /*
3306          * The relation between sum and avg is:
3307          *
3308          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3309          *
3310          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3311          */
3312
3313         /* Set new sched_entity's utilization */
3314         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3315         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3316
3317         /* Update parent cfs_rq utilization */
3318         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3319         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3320 }
3321
3322 static inline void
3323 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3324 {
3325         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3326         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3327         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3328         s64 delta_sum;
3329
3330         if (!runnable_sum)
3331                 return;
3332
3333         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3334
3335         if (runnable_sum >= 0) {
3336                 /*
3337                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3338                  * the CPU is saturated running == runnable.
3339                  */
3340                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3341                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3342         } else {
3343                 /*
3344                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3345                  * assuming all tasks are equally runnable.
3346                  */
3347                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3348                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3349                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3350                 }
3351
3352                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3353                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3354         }
3355
3356         /*
3357          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3358          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3359          * is not we rescale running_sum 1st
3360          */
3361         running_sum = se->avg.util_sum /
3362                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3363         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3364
3365         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3366         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3367
3368         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3369         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3370
3371         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3372         se->avg.load_avg = load_avg;
3373         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3374         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3375
3376         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3377         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3378         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3379         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3380
3381         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3382         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3383
3384         if (se->on_rq) {
3385                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3386                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3387         }
3388 }
3389
3390 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3391 {
3392         cfs_rq->propagate = 1;
3393         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3394 }
3395
3396 /* Update task and its cfs_rq load average */
3397 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3398 {
3399         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3400
3401         if (entity_is_task(se))
3402                 return 0;
3403
3404         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3405         if (!gcfs_rq->propagate)
3406                 return 0;
3407
3408         gcfs_rq->propagate = 0;
3409
3410         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3411
3412         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3413
3414         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3415         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3416
3417         return 1;
3418 }
3419
3420 /*
3421  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3422  * group_entity:
3423  */
3424 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3425 {
3426         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3427
3428         /*
3429          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3430          * decay it:
3431          */
3432         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3433                 return false;
3434
3435         /*
3436          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3437          * the utilization of the sched_entity:
3438          */
3439         if (gcfs_rq->propagate)
3440                 return false;
3441
3442         /*
3443          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3444          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3445          * waste of time to try to decay it:
3446          */
3447         return true;
3448 }
3449
3450 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3451
3452 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3453
3454 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3455 {
3456         return 0;
3457 }
3458
3459 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3460
3461 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3462
3463 /**
3464  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3465  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3466  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3467  *
3468  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3469  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3470  * post_init_entity_util_avg().
3471  *
3472  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3473  *
3474  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3475  *
3476  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3477  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3478  */
3479 static inline int
3480 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3481 {
3482         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3483         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3484         int decayed = 0;
3485
3486         if (cfs_rq->removed.nr) {
3487                 unsigned long r;
3488                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3489
3490                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3491                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3492                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3493                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3494                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3495                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3496
3497                 r = removed_load;
3498                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3499                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3500
3501                 r = removed_util;
3502                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3503                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3504
3505                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3506
3507                 decayed = 1;
3508         }
3509
3510         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3511
3512 #ifndef CONFIG_64BIT
3513         smp_wmb();
3514         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3515 #endif
3516
3517         if (decayed)
3518                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3519
3520         return decayed;
3521 }
3522
3523 /**
3524  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3525  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3526  * @se: sched_entity to attach
3527  * @flags: migration hints
3528  *
3529  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3530  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3531  */
3532 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3533 {
3534         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3535
3536         /*
3537          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3538          * window because without that, really weird and wonderful things can
3539          * happen.
3540          *
3541          * XXX illustrate
3542          */
3543         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3544         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3545
3546         /*
3547          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3548          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3549          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3550          * _sum a little.
3551          */
3552         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3553
3554         se->avg.load_sum = divider;
3555         if (se_weight(se)) {
3556                 se->avg.load_sum =
3557                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3558         }
3559
3560         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3561
3562         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3563         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3564         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3565
3566         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3567
3568         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3569 }
3570
3571 /**
3572  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3573  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3574  * @se: sched_entity to detach
3575  *
3576  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3577  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3578  */
3579 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3580 {
3581         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3582         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3583         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3584
3585         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3586
3587         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3588 }
3589
3590 /*
3591  * Optional action to be done while updating the load average
3592  */
3593 #define UPDATE_TG       0x1
3594 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3595 #define DO_ATTACH       0x4
3596
3597 /* Update task and its cfs_rq load average */
3598 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3599 {
3600         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3601         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3602         int cpu = cpu_of(rq);
3603         int decayed;
3604
3605         /*
3606          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3607          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3608          */
3609         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3610                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3611
3612         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3613         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3614
3615         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3616
3617                 /*
3618                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3619                  * !last_update_time means we've passed through
3620                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3621                  *
3622                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3623                  */
3624                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3625                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3626
3627         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3628                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3629 }
3630
3631 #ifndef CONFIG_64BIT
3632 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3633 {
3634         u64 last_update_time_copy;
3635         u64 last_update_time;
3636
3637         do {
3638                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3639                 smp_rmb();
3640                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3641         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3642
3643         return last_update_time;
3644 }
3645 #else
3646 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3647 {
3648         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3649 }
3650 #endif
3651
3652 /*
3653  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3654  * the previous rq.
3655  */
3656 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3657 {
3658         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3659         u64 last_update_time;
3660
3661         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3662         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3663 }
3664
3665 /*
3666  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3667  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3668  */
3669 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3670 {
3671         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3672         unsigned long flags;
3673
3674         /*
3675          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3676          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3677          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3678          *
3679          * Similarly for groups, they will have passed through
3680          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3681          * calls this.
3682          */
3683
3684         sync_entity_load_avg(se);
3685
3686         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3687         ++cfs_rq->removed.nr;
3688         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3689         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3690         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3691         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3692 }
3693
3694 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3695 {
3696         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3697 }
3698
3699 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3700 {
3701         return cfs_rq->avg.load_avg;
3702 }
3703
3704 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3705
3706 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3707 {
3708         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3709 }
3710
3711 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3712 {
3713         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3714
3715         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3716 }
3717
3718 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3719 {
3720         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3721 }
3722
3723 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3724                                     struct task_struct *p)
3725 {
3726         unsigned int enqueued;
3727
3728         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3729                 return;
3730
3731         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3732         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3733         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3734         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3739  * based on the observation that:
3740  *
3741  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3742  *
3743  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3744  */
3745 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3746 {
3747         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3748 }
3749
3750 static void
3751 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3752 {
3753         long last_ewma_diff;
3754         struct util_est ue;
3755
3756         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3757                 return;
3758
3759         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3760         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3761         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3762                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3763         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3764
3765         /*
3766          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3767          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3768          */
3769         if (!task_sleep)
3770                 return;
3771
3772         /*
3773          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3774          * skip the util_est update.
3775          */
3776         ue = p->se.avg.util_est;
3777         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3778                 return;
3779
3780         /*
3781          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3782          * already ~1% close to its last activation value.
3783          */
3784         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3785         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3786         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3787                 return;
3788
3789         /*
3790          * Update Task's estimated utilization
3791          *
3792          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3793          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3794          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3795          * Weighted Moving Average (EWMA):
3796          *
3797          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3798          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3799          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3800          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3801          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3802          *
3803          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3804          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3805          */
3806         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3807         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3808         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3809         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3810 }
3811
3812 #else /* CONFIG_SMP */
3813
3814 #define UPDATE_TG       0x0
3815 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3816 #define DO_ATTACH       0x0
3817
3818 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3819 {
3820         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3821 }
3822
3823 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3824
3825 static inline void
3826 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3827 static inline void
3828 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3829
3830 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3831 {
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 static inline void
3836 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3837
3838 static inline void
3839 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3840                  bool task_sleep) {}
3841
3842 #endif /* CONFIG_SMP */
3843
3844 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3845 {
3846 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3847         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3848
3849         if (d < 0)
3850                 d = -d;
3851
3852         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3853                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3854 #endif
3855 }
3856
3857 static void
3858 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3859 {
3860         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3861
3862         /*
3863          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3864          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3865          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3866          * stays open at the end.
3867          */
3868         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3869                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3870
3871         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3872         if (!initial) {
3873                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3874
3875                 /*
3876                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3877                  * for a gentler effect of sleepers:
3878                  */
3879                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3880                         thresh >>= 1;
3881
3882                 vruntime -= thresh;
3883         }
3884
3885         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3886         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3887 }
3888
3889 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3890
3891 static inline void check_schedstat_required(void)
3892 {
3893 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3894         if (schedstat_enabled())
3895                 return;
3896
3897         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3898         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3899                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3900                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3901                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3902                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3903                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3904                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3905                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3906                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3907         }
3908 #endif
3909 }
3910
3911
3912 /*
3913  * MIGRATION
3914  *
3915  *      dequeue
3916  *        update_curr()
3917  *          update_min_vruntime()
3918  *        vruntime -= min_vruntime
3919  *
3920  *      enqueue
3921  *        update_curr()
3922  *          update_min_vruntime()
3923  *        vruntime += min_vruntime
3924  *
3925  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3926  * min_vruntime are up-to-date.
3927  *
3928  * WAKEUP (remote)
3929  *
3930  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3931  *        vruntime -= min_vruntime
3932  *
3933  *      enqueue
3934  *        update_curr()
3935  *          update_min_vruntime()
3936  *        vruntime += min_vruntime
3937  *
3938  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3939  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3940  */
3941
3942 static void
3943 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3944 {
3945         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3946         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3947
3948         /*
3949          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3950          * update_curr().
3951          */
3952         if (renorm && curr)
3953                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3954
3955         update_curr(cfs_rq);
3956
3957         /*
3958          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3959          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3960          * placed in the past could significantly boost this task to the
3961          * fairness detriment of existing tasks.
3962          */
3963         if (renorm && !curr)
3964                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3965
3966         /*
3967          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3968          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3969          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3970          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3971          *     its group cfs_rq
3972          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3973          */
3974         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3975         update_cfs_group(se);
3976         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3977         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3978
3979         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3980                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3981
3982         check_schedstat_required();
3983         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3984         check_spread(cfs_rq, se);
3985         if (!curr)
3986                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3987         se->on_rq = 1;
3988
3989         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3990                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3991                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3992         }
3993 }
3994
3995 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3996 {
3997         for_each_sched_entity(se) {
3998                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3999                 if (cfs_rq->last != se)
4000                         break;
4001
4002                 cfs_rq->last = NULL;
4003         }
4004 }
4005
4006 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4007 {
4008         for_each_sched_entity(se) {
4009                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4010                 if (cfs_rq->next != se)
4011                         break;
4012
4013                 cfs_rq->next = NULL;
4014         }
4015 }
4016
4017 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4018 {
4019         for_each_sched_entity(se) {
4020                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4021                 if (cfs_rq->skip != se)
4022                         break;
4023
4024                 cfs_rq->skip = NULL;
4025         }
4026 }
4027
4028 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4029 {
4030         if (cfs_rq->last == se)
4031                 __clear_buddies_last(se);
4032
4033         if (cfs_rq->next == se)
4034                 __clear_buddies_next(se);
4035
4036         if (cfs_rq->skip == se)
4037                 __clear_buddies_skip(se);
4038 }
4039
4040 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4041
4042 static void
4043 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4044 {
4045         /*
4046          * Update run-time statistics of the 'current'.
4047          */
4048         update_curr(cfs_rq);
4049
4050         /*
4051          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4052          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4053          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4054          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4055          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4056          *     of its group cfs_rq.
4057          */
4058         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4059         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4060
4061         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4062
4063         clear_buddies(cfs_rq, se);
4064
4065         if (se != cfs_rq->curr)
4066                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4067         se->on_rq = 0;
4068         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4069
4070         /*
4071          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4072          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4073          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4074          * can move min_vruntime forward still more.
4075          */
4076         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4077                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4078
4079         /* return excess runtime on last dequeue */
4080         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4081
4082         update_cfs_group(se);
4083
4084         /*
4085          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4086          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4087          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4088          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4089          */
4090         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4091                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4092 }
4093
4094 /*
4095  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4096  */
4097 static void
4098 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4099 {
4100         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4101         struct sched_entity *se;
4102         s64 delta;
4103
4104         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4105         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4106         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4107                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4108                 /*
4109                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4110                  * re-elected due to buddy favours.
4111                  */
4112                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4113                 return;
4114         }
4115
4116         /*
4117          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4118          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4119          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4120          */
4121         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4122                 return;
4123
4124         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4125         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4126
4127         if (delta < 0)
4128                 return;
4129
4130         if (delta > ideal_runtime)
4131                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4132 }
4133
4134 static void
4135 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4136 {
4137         /* 'current' is not kept within the tree. */
4138         if (se->on_rq) {
4139                 /*
4140                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4141                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4142                  * runqueue.
4143                  */
4144                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4145                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4146                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4147         }
4148
4149         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4150         cfs_rq->curr = se;
4151
4152         /*
4153          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4154          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4155          * when there are only lesser-weight tasks around):
4156          */
4157         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4158                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4159                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4160                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4161         }
4162
4163         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4164 }
4165
4166 static int
4167 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4168
4169 /*
4170  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4171  * 1) keep things fair between processes/task groups
4172  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4173  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4174  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4175  */
4176 static struct sched_entity *
4177 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4178 {
4179         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4180         struct sched_entity *se;
4181
4182         /*
4183          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4184          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4185          */
4186         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4187                 left = curr;
4188
4189         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4190
4191         /*
4192          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4193          * be done without getting too unfair.
4194          */
4195         if (cfs_rq->skip == se) {
4196                 struct sched_entity *second;
4197
4198                 if (se == curr) {
4199                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4200                 } else {
4201                         second = __pick_next_entity(se);
4202                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4203                                 second = curr;
4204                 }
4205
4206                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4207                         se = second;
4208         }
4209
4210         /*
4211          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4212          */
4213         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4214                 se = cfs_rq->last;
4215
4216         /*
4217          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4218          */
4219         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4220                 se = cfs_rq->next;
4221
4222         clear_buddies(cfs_rq, se);
4223
4224         return se;
4225 }
4226
4227 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4228
4229 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4230 {
4231         /*
4232          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4233          * was not called and update_curr() has to be done:
4234          */
4235         if (prev->on_rq)
4236                 update_curr(cfs_rq);
4237
4238         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4239         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4240
4241         check_spread(cfs_rq, prev);
4242
4243         if (prev->on_rq) {
4244                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4245                 /* Put 'current' back into the tree. */
4246                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4247                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4248                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4249         }
4250         cfs_rq->curr = NULL;
4251 }
4252
4253 static void
4254 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4255 {
4256         /*
4257          * Update run-time statistics of the 'current'.
4258          */
4259         update_curr(cfs_rq);
4260
4261         /*
4262          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4263          */
4264         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4265         update_cfs_group(curr);
4266
4267 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4268         /*
4269          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4270          * validating it and just reschedule.
4271          */
4272         if (queued) {
4273                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4274                 return;
4275         }
4276         /*
4277          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4278          */
4279         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4280                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4281                 return;
4282 #endif
4283
4284         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4285                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4286 }
4287
4288
4289 /**************************************************
4290  * CFS bandwidth control machinery
4291  */
4292
4293 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4294
4295 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4296 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4297
4298 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4299 {
4300         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4301 }
4302
4303 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4304 {
4305         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4306 }
4307
4308 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4309 {
4310         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4311 }
4312 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4313 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4314 {
4315         return true;
4316 }
4317
4318 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4319 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4320 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4321
4322 /*
4323  * default period for cfs group bandwidth.
4324  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4325  */
4326 static inline u64 default_cfs_period(void)
4327 {
4328         return 100000000ULL;
4329 }
4330
4331 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4332 {
4333         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4338  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4339  * around rq->lock.
4340  *
4341  * requires cfs_b->lock
4342  */
4343 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4344 {
4345         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4346                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4347 }
4348
4349 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4350 {
4351         return &tg->cfs_bandwidth;
4352 }
4353
4354 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4355 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4356 {
4357         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4358                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4359
4360         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4361 }
4362
4363 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4364 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4365 {
4366         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4367         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4368         u64 amount = 0, min_amount;
4369
4370         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4371         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4372
4373         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4374         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4375                 amount = min_amount;
4376         else {
4377                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4378
4379                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4380                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4381                         cfs_b->runtime -= amount;
4382                         cfs_b->idle = 0;
4383                 }
4384         }
4385         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4386
4387         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4388
4389         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4390 }
4391
4392 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4393 {
4394         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4395         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4396
4397         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4398                 return;
4399
4400         if (cfs_rq->throttled)
4401                 return;
4402         /*
4403          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4404          * hierarchy can be throttled
4405          */
4406         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4407                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4408 }
4409
4410 static __always_inline
4411 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4412 {
4413         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4414                 return;
4415
4416         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4417 }
4418
4419 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4420 {
4421         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4422 }
4423
4424 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4425 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4426 {
4427         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4428 }
4429
4430 /*
4431  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4432  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4433  * load-balance operations.
4434  */
4435 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4436                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4437 {
4438         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4439
4440         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4441         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4442
4443         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4444                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4445 }
4446
4447 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4448 {
4449         struct rq *rq = data;
4450         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4451
4452         cfs_rq->throttle_count--;
4453         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4454                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4455                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4456                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4457
4458                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4459                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4460                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4461         }
4462
4463         return 0;
4464 }
4465
4466 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4467 {
4468         struct rq *rq = data;
4469         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4470
4471         /* group is entering throttled state, stop time */
4472         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4473                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4474                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4475         }
4476         cfs_rq->throttle_count++;
4477
4478         return 0;
4479 }
4480
4481 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4482 {
4483         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4484         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4485         struct sched_entity *se;
4486         long task_delta, dequeue = 1;
4487         bool empty;
4488
4489         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4490
4491         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4492         rcu_read_lock();
4493         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4494         rcu_read_unlock();
4495
4496         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4497         for_each_sched_entity(se) {
4498                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4499                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4500                 if (!se->on_rq)
4501                         break;
4502
4503                 if (dequeue)
4504                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4505                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4506
4507                 if (qcfs_rq->load.weight)
4508                         dequeue = 0;
4509         }
4510
4511         if (!se)
4512                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4513
4514         cfs_rq->throttled = 1;
4515         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4516         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4517         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4518
4519         /*
4520          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4521          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4522          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4523          */
4524         if (cfs_b->distribute_running)
4525                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4526         else
4527                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4528
4529         /*
4530          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4531          * timer is running.
4532          */
4533         if (empty)
4534                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4535
4536         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4537 }
4538
4539 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4540 {
4541         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4542         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4543         struct sched_entity *se;
4544         int enqueue = 1;
4545         long task_delta;
4546
4547         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4548
4549         cfs_rq->throttled = 0;
4550
4551         update_rq_clock(rq);
4552
4553         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4554         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4555         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4556         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4557
4558         /* update hierarchical throttle state */
4559         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4560
4561         if (!cfs_rq->load.weight)
4562                 return;
4563
4564         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4565         for_each_sched_entity(se) {
4566                 if (se->on_rq)
4567                         enqueue = 0;
4568
4569                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4570                 if (enqueue)
4571                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4572                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4573
4574                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4575                         break;
4576         }
4577
4578         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4579
4580         if (!se)
4581                 add_nr_running(rq, task_delta);
4582
4583         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4584         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4585                 resched_curr(rq);
4586 }
4587
4588 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4589 {
4590         struct cfs_rq *cfs_rq;
4591         u64 runtime;
4592         u64 starting_runtime = remaining;
4593
4594         rcu_read_lock();
4595         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4596                                 throttled_list) {
4597                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4598                 struct rq_flags rf;
4599
4600                 rq_lock(rq, &rf);
4601                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4602                         goto next;
4603
4604                 /* By the above check, this should never be true */
4605                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4606
4607                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4608                 if (runtime > remaining)
4609                         runtime = remaining;
4610                 remaining -= runtime;
4611
4612                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4613
4614                 /* we check whether we're throttled above */
4615                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4616                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4617
4618 next:
4619                 rq_unlock(rq, &rf);
4620
4621                 if (!remaining)
4622                         break;
4623         }
4624         rcu_read_unlock();
4625
4626         return starting_runtime - remaining;
4627 }
4628
4629 /*
4630  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4631  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4632  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4633  * used to track this state.
4634  */
4635 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4636 {
4637         u64 runtime;
4638         int throttled;
4639
4640         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4641         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4642                 goto out_deactivate;
4643
4644         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4645         cfs_b->nr_periods += overrun;
4646
4647         /*
4648          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4649          * we're going inactive then everything else can be deferred
4650          */
4651         if (cfs_b->idle && !throttled)
4652                 goto out_deactivate;
4653
4654         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4655
4656         if (!throttled) {
4657                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4658                 cfs_b->idle = 1;
4659                 return 0;
4660         }
4661
4662         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4663         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4664
4665         /*
4666          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4667          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4668          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4669          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4670          * only by limited amounts in that extreme case.
4671          */
4672         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4673                 runtime = cfs_b->runtime;
4674                 cfs_b->distribute_running = 1;
4675                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4676                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4677                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4678                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4679
4680                 cfs_b->distribute_running = 0;
4681                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4682
4683                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4684         }
4685
4686         /*
4687          * While we are ensured activity in the period following an
4688          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4689          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4690          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4691          */
4692         cfs_b->idle = 0;
4693
4694         return 0;
4695
4696 out_deactivate:
4697         return 1;
4698 }
4699
4700 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4701 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4702 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4703 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4704 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4705 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4706
4707 /*
4708  * Are we near the end of the current quota period?
4709  *
4710  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4711  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4712  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4713  */
4714 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4715 {
4716         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4717         s64 remaining;
4718
4719         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4720         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4721                 return 1;
4722
4723         /* is a quota refresh about to occur? */
4724         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4725         if (remaining < (s64)min_expire)
4726                 return 1;
4727
4728         return 0;
4729 }
4730
4731 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4732 {
4733         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4734
4735         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4736         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4737                 return;
4738
4739         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4740                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4741                         HRTIMER_MODE_REL);
4742 }
4743
4744 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4745 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4746 {
4747         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4748         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4749
4750         if (slack_runtime <= 0)
4751                 return;
4752
4753         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4754         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
4755                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4756
4757                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4758                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4759                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4760                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4761         }
4762         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4763
4764         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4765         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4766 }
4767
4768 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4769 {
4770         if (!cfs_bandwidth_used())
4771                 return;
4772
4773         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4774                 return;
4775
4776         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4777 }
4778
4779 /*
4780  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4781  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4782  */
4783 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4784 {
4785         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4786
4787         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4788         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4789         if (cfs_b->distribute_running) {
4790                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4791                 return;
4792         }
4793
4794         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4795                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4796                 return;
4797         }
4798
4799         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4800                 runtime = cfs_b->runtime;
4801
4802         if (runtime)
4803                 cfs_b->distribute_running = 1;
4804
4805         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4806
4807         if (!runtime)
4808                 return;
4809
4810         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4811
4812         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4813         cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4814         cfs_b->distribute_running = 0;
4815         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4816 }
4817
4818 /*
4819  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4820  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4821  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4822  */
4823 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4824 {
4825         if (!cfs_bandwidth_used())
4826                 return;
4827
4828         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4829         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4830                 return;
4831
4832         /* ensure the group is not already throttled */
4833         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4834                 return;
4835
4836         /* update runtime allocation */
4837         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4838         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4839                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4840 }
4841
4842 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4843 {
4844         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4845
4846         if (!cfs_bandwidth_used())
4847                 return;
4848
4849         if (!tg->parent)
4850                 return;
4851
4852         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4853         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4854
4855         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4856         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4857 }
4858
4859 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4860 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4861 {
4862         if (!cfs_bandwidth_used())
4863                 return false;
4864
4865         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4866                 return false;
4867
4868         /*
4869          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4870          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4871          */
4872         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4873                 return true;
4874
4875         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4876         return true;
4877 }
4878
4879 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4880 {
4881         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4882                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4883
4884         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4885
4886         return HRTIMER_NORESTART;
4887 }
4888
4889 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4890
4891 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4892 {
4893         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4894                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4895         int overrun;
4896         int idle = 0;
4897         int count = 0;
4898
4899         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4900         for (;;) {
4901                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4902                 if (!overrun)
4903                         break;
4904
4905                 if (++count > 3) {
4906                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4907
4908                         /*
4909                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4910                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4911                          * to fail.
4912                          */
4913                         new = old * 2;
4914                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4915                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4916                                 cfs_b->quota *= 2;
4917
4918                                 pr_warn_ratelimited(
4919         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4920                                         smp_processor_id(),
4921                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4922                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4923                         } else {
4924                                 pr_warn_ratelimited(
4925         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4926                                         smp_processor_id(),
4927                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4928                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4929                         }
4930
4931                         /* reset count so we don't come right back in here */
4932                         count = 0;
4933                 }
4934
4935                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4936         }
4937         if (idle)
4938                 cfs_b->period_active = 0;
4939         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4940
4941         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4942 }
4943
4944 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4945 {
4946         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4947         cfs_b->runtime = 0;
4948         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4949         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4950
4951         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4952         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4953         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4954         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4955         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4956         cfs_b->distribute_running = 0;
4957 }
4958
4959 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4960 {
4961         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4962         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4963 }
4964
4965 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4966 {
4967         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4968
4969         if (cfs_b->period_active)
4970                 return;
4971
4972         cfs_b->period_active = 1;
4973         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4974         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4975 }
4976
4977 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4978 {
4979         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4980         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4981                 return;
4982
4983         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4984         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4985 }
4986
4987 /*
4988  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4989  *
4990  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4991  * bits doesn't do much.
4992  */
4993
4994 /* cpu online calback */
4995 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4996 {
4997         struct task_group *tg;
4998
4999         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5000
5001         rcu_read_lock();
5002         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5003                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5004                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5005
5006                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5007                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5008                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5009         }
5010         rcu_read_unlock();
5011 }
5012
5013 /* cpu offline callback */
5014 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5015 {
5016         struct task_group *tg;
5017
5018         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5019
5020         rcu_read_lock();
5021         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5022                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5023
5024                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5025                         continue;
5026
5027                 /*
5028                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5029                  * there's some valid quota amount
5030                  */
5031                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5032                 /*
5033                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5034                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5035                  */
5036                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5037
5038                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5039                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5040         }
5041         rcu_read_unlock();
5042 }
5043
5044 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5045
5046 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5047 {
5048         return false;
5049 }
5050
5051 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5052 {
5053         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5054 }
5055
5056 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5057 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5058 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5059 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5060 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5061
5062 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5063 {
5064         return 0;
5065 }
5066
5067 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5068 {
5069         return 0;
5070 }
5071
5072 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5073                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5074 {
5075         return 0;
5076 }
5077
5078 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5079
5080 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5081 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5082 #endif
5083
5084 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5085 {
5086         return NULL;
5087 }
5088 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5089 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5090 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5091
5092 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5093
5094 /**************************************************
5095  * CFS operations on tasks:
5096  */
5097
5098 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5099 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5100 {
5101         struct sched_entity *se = &p->se;
5102         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5103
5104         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5105
5106         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5107                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5108                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5109                 s64 delta = slice - ran;
5110
5111                 if (delta < 0) {
5112                         if (rq->curr == p)
5113                                 resched_curr(rq);
5114                         return;
5115                 }
5116                 hrtick_start(rq, delta);
5117         }
5118 }
5119
5120 /*
5121  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5122  * current task is from our class and nr_running is low enough
5123  * to matter.
5124  */
5125 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5126 {
5127         struct task_struct *curr = rq->curr;
5128
5129         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5130                 return;
5131
5132         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5133                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5134 }
5135 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5136 static inline void
5137 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5138 {
5139 }
5140
5141 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5142 {
5143 }
5144 #endif
5145
5146 /*
5147  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5148  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5149  * then put the task into the rbtree:
5150  */
5151 static void
5152 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5153 {
5154         struct cfs_rq *cfs_rq;
5155         struct sched_entity *se = &p->se;
5156
5157         /*
5158          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5159          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5160          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5161          * estimated utilization, before we update schedutil.
5162          */
5163         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5164
5165         /*
5166          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5167          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5168          * passed.
5169          */
5170         if (p->in_iowait)
5171                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5172
5173         for_each_sched_entity(se) {
5174                 if (se->on_rq)
5175                         break;
5176                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5177                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5178
5179                 /*
5180                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5181                  *
5182                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5183                  * post the final h_nr_running increment below.
5184                  */
5185                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5186                         break;
5187                 cfs_rq->h_nr_running++;
5188
5189                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5190         }
5191
5192         for_each_sched_entity(se) {
5193                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5194                 cfs_rq->h_nr_running++;
5195
5196                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5197                         break;
5198
5199                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5200                 update_cfs_group(se);
5201         }
5202
5203         if (!se)
5204                 add_nr_running(rq, 1);
5205
5206         if (cfs_bandwidth_used()) {
5207                 /*
5208                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5209                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5210                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5211                  * below.
5212                  */
5213                 for_each_sched_entity(se) {
5214                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5215
5216                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5217                                 break;
5218                 }
5219         }
5220
5221         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5222
5223         hrtick_update(rq);
5224 }
5225
5226 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5227
5228 /*
5229  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5230  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5231  * update the fair scheduling stats:
5232  */
5233 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5234 {
5235         struct cfs_rq *cfs_rq;
5236         struct sched_entity *se = &p->se;
5237         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5238
5239         for_each_sched_entity(se) {
5240                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5241                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5242
5243                 /*
5244                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5245                  *
5246                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5247                  * post the final h_nr_running decrement below.
5248                 */
5249                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5250                         break;
5251                 cfs_rq->h_nr_running--;
5252
5253                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5254                 if (cfs_rq->load.weight) {
5255                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5256                         se = parent_entity(se);
5257                         /*
5258                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5259                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5260                          */
5261                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5262                                 set_next_buddy(se);
5263                         break;
5264                 }
5265                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5266         }
5267
5268         for_each_sched_entity(se) {
5269                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5270                 cfs_rq->h_nr_running--;
5271
5272                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5273                         break;
5274
5275                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5276                 update_cfs_group(se);
5277         }
5278
5279         if (!se)
5280                 sub_nr_running(rq, 1);
5281
5282         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5283         hrtick_update(rq);
5284 }
5285
5286 #ifdef CONFIG_SMP
5287
5288 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5289 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5290 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5291
5292 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5293 /*
5294  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5295  */
5296
5297 /*
5298  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5299  *
5300  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5301  *
5302  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5303  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5304  *
5305  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5306  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5307  *
5308  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5309  *
5310  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5311  *
5312  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5313  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5314  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5315  * fixed_power_int())
5316  *
5317  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5318  */
5319 #define DEGRADE_SHIFT           7
5320
5321 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5322 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5323         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5324         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5325         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5326         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5327         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5328 };
5329
5330 /*
5331  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5332  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5333  * adding any new load.
5334  */
5335 static unsigned long
5336 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5337 {
5338         int j = 0;
5339
5340         if (!missed_updates)
5341                 return load;
5342
5343         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5344                 return 0;
5345
5346         if (idx == 1)
5347                 return load >> missed_updates;
5348
5349         while (missed_updates) {
5350                 if (missed_updates % 2)
5351                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5352
5353                 missed_updates >>= 1;
5354                 j++;
5355         }
5356         return load;
5357 }
5358
5359 static struct {
5360         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5361         atomic_t nr_cpus;
5362         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5363         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5364         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5365 } nohz ____cacheline_aligned;
5366
5367 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5368
5369 /**
5370  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5371  * @this_rq: The rq to update statistics for
5372  * @this_load: The current load
5373  * @pending_updates: The number of missed updates
5374  *
5375  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5376  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5377  *
5378  * This function computes a decaying average:
5379  *
5380  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5381  *
5382  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5383  * the @pending_updates argument.
5384  *
5385  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5386  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5387  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5388  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5389  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5390  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5391  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5392  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5393  *
5394  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5395  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5396  *
5397  * For regular NOHZ, this reduces to:
5398  *
5399  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5400  *
5401  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5402  * term.
5403  */
5404 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5405                             unsigned long pending_updates)
5406 {
5407         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5408         int i, scale;
5409
5410         this_rq->nr_load_updates++;
5411
5412         /* Update our load: */
5413         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5414         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5415                 unsigned long old_load, new_load;
5416
5417                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5418
5419                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5420 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5421                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5422                 if (tickless_load) {
5423                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5424                         /*
5425                          * old_load can never be a negative value because a
5426                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5427                          * original tickless_load.
5428                          */
5429                         old_load += tickless_load;
5430                 }
5431 #endif
5432                 new_load = this_load;
5433                 /*
5434                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5435                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5436                  * example.
5437                  */
5438                 if (new_load > old_load)
5439                         new_load += scale - 1;
5440
5441                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5442         }
5443 }
5444
5445 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5446 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5447 {
5448         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5449 }
5450
5451 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5452 /*
5453  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5454  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5455  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5456  *
5457  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5458  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5459  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5460  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5461  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5462  *
5463  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5464  */
5465
5466 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5467                                  unsigned long curr_jiffies,
5468                                  unsigned long load)
5469 {
5470         unsigned long pending_updates;
5471
5472         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5473         if (pending_updates) {
5474                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5475                 /*
5476                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5477                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5478                  * its weighted load.
5479                  */
5480                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5481         }
5482 }
5483
5484 /*
5485  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5486  * idle balance.
5487  */
5488 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5489 {
5490         /*
5491          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5492          */
5493         if (weighted_cpuload(this_rq))
5494                 return;
5495
5496         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5497 }
5498
5499 /*
5500  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5501  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5502  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5503  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5504  */
5505 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5506 {
5507         struct rq *this_rq = this_rq();
5508
5509         /*
5510          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5511          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5512          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5513          */
5514         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5515 }
5516
5517 /*
5518  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5519  */
5520 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5521 {
5522         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5523         struct rq *this_rq = this_rq();
5524         unsigned long load;
5525         struct rq_flags rf;
5526
5527         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5528                 return;
5529
5530         load = weighted_cpuload(this_rq);
5531         rq_lock(this_rq, &rf);
5532         update_rq_clock(this_rq);
5533         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5534         rq_unlock(this_rq, &rf);
5535 }
5536 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5537 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5538                                         unsigned long curr_jiffies,
5539                                         unsigned long load) { }
5540 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5541
5542 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5543 {
5544 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5545         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5546         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5547 #endif
5548         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5549 }
5550
5551 /*
5552  * Called from scheduler_tick()
5553  */
5554 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5555 {
5556         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5557
5558         if (tick_nohz_tick_stopped())
5559                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5560         else
5561                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5562 }
5563
5564 /*
5565  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5566  * according to the scheduling class and "nice" value.
5567  *
5568  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5569  * balance conservatively.
5570  */
5571 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5572 {
5573         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5574         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5575
5576         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5577                 return total;
5578
5579         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5580 }
5581
5582 /*
5583  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5584  * according to the scheduling class and "nice" value.
5585  */
5586 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5587 {
5588         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5589         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5590
5591         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5592                 return total;
5593
5594         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5595 }
5596
5597 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5598 {
5599         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5600 }
5601
5602 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5603 {
5604         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5605 }
5606
5607 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5608 {
5609         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5610         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5611         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5612
5613         if (nr_running)
5614                 return load_avg / nr_running;
5615
5616         return 0;
5617 }
5618
5619 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5620 {
5621         /*
5622          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5623          * jiffy will not have built up many flips.
5624          */
5625         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5626                 current->wakee_flips >>= 1;
5627                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5628         }
5629
5630         if (current->last_wakee != p) {
5631                 current->last_wakee = p;
5632                 current->wakee_flips++;
5633         }
5634 }
5635
5636 /*
5637  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5638  *
5639  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5640  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5641  *
5642  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5643  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5644  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5645  *
5646  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5647  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5648  *
5649  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5650  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5651  * socket size.
5652  */
5653 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5654 {
5655         unsigned int master = current->wakee_flips;
5656         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5657         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5658
5659         if (master < slave)
5660                 swap(master, slave);
5661         if (slave < factor || master < slave * factor)
5662                 return 0;
5663         return 1;
5664 }
5665
5666 /*
5667  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5668  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5669  * CPU.
5670  *
5671  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5672  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5673  *
5674  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5675  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5676  *                        for the overloaded case.
5677  */
5678 static int
5679 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5680 {
5681         /*
5682          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5683          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5684          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5685          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5686          *
5687          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5688          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5689          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5690          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5691          * on one CPU.
5692          */
5693         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5694                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5695
5696         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5697                 return this_cpu;
5698
5699         return nr_cpumask_bits;
5700 }
5701
5702 static int
5703 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5704                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5705 {
5706         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5707         unsigned long task_load;
5708
5709         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5710
5711         if (sync) {
5712                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5713
5714                 if (current_load > this_eff_load)
5715                         return this_cpu;
5716
5717                 this_eff_load -= current_load;
5718         }
5719
5720         task_load = task_h_load(p);
5721
5722         this_eff_load += task_load;
5723         if (sched_feat(WA_BIAS))
5724                 this_eff_load *= 100;
5725         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5726
5727         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5728         prev_eff_load -= task_load;
5729         if (sched_feat(WA_BIAS))
5730                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5731         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5732
5733         /*
5734          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5735          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5736          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5737          * idle.
5738          */
5739         if (sync)
5740                 prev_eff_load += 1;
5741
5742         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5743 }
5744
5745 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5746                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5747 {
5748         int target = nr_cpumask_bits;
5749
5750         if (sched_feat(WA_IDLE))
5751                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5752
5753         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5754                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5755
5756         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5757         if (target == nr_cpumask_bits)
5758                 return prev_cpu;
5759
5760         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5761         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5762         return target;
5763 }
5764
5765 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5766
5767 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5768 {
5769         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5770 }
5771
5772 /*
5773  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5774  * domain.
5775  *
5776  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5777  */
5778 static struct sched_group *
5779 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5780                   int this_cpu, int sd_flag)
5781 {
5782         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5783         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5784         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5785         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5786         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5787         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5788         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5789         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5790         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5791                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5792
5793         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5794                 load_idx = sd->wake_idx;
5795
5796         do {
5797                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5798                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5799                 int local_group;
5800                 int i;
5801
5802                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5803                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5804                                         &p->cpus_allowed))
5805                         continue;
5806
5807                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5808                                                sched_group_span(group));
5809
5810                 /*
5811                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5812                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5813                  */
5814                 avg_load = 0;
5815                 runnable_load = 0;
5816                 max_spare_cap = 0;
5817
5818                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5819                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5820                         if (local_group)
5821                                 load = source_load(i, load_idx);
5822                         else
5823                                 load = target_load(i, load_idx);
5824
5825                         runnable_load += load;
5826
5827                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5828
5829                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5830
5831                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5832                                 max_spare_cap = spare_cap;
5833                 }
5834
5835                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5836                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5837                                         group->sgc->capacity;
5838                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5839                                         group->sgc->capacity;
5840
5841                 if (local_group) {
5842                         this_runnable_load = runnable_load;
5843                         this_avg_load = avg_load;
5844                         this_spare = max_spare_cap;
5845                 } else {
5846                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5847                                 /*
5848                                  * The runnable load is significantly smaller
5849                                  * so we can pick this new CPU:
5850                                  */
5851                                 min_runnable_load = runnable_load;
5852                                 min_avg_load = avg_load;
5853                                 idlest = group;
5854                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5855                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5856                                 /*
5857                                  * The runnable loads are close so take the
5858                                  * blocked load into account through avg_load:
5859                                  */
5860                                 min_avg_load = avg_load;
5861                                 idlest = group;
5862                         }
5863
5864                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5865                                 most_spare = max_spare_cap;
5866                                 most_spare_sg = group;
5867                         }
5868                 }
5869         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5870
5871         /*
5872          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5873          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5874          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5875          * so we allow for some task stuffing by using
5876          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5877          *
5878          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5879          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5880          * utilization.
5881          */
5882         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5883                 goto skip_spare;
5884
5885         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5886             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5887                 return NULL;
5888
5889         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5890                 return most_spare_sg;
5891
5892 skip_spare:
5893         if (!idlest)
5894                 return NULL;
5895
5896         /*
5897          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5898          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5899          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5900          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5901          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5902          * staying local.
5903          */
5904         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5905             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5906                 return NULL;
5907
5908         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5909                 return NULL;
5910
5911         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5912              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5913                 return NULL;
5914
5915         return idlest;
5916 }
5917
5918 /*
5919  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5920  */
5921 static int
5922 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5923 {
5924         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5925         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5926         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5927         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5928         int shallowest_idle_cpu = -1;
5929         int i;
5930
5931         /* Check if we have any choice: */
5932         if (group->group_weight == 1)
5933                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5934
5935         /* Traverse only the allowed CPUs */
5936         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5937                 if (available_idle_cpu(i)) {
5938                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5939                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5940                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5941                                 /*
5942                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5943                                  * has the smallest exit latency irrespective
5944                                  * of any idle timestamp.
5945                                  */
5946                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5947                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5948                                 shallowest_idle_cpu = i;
5949                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5950                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5951                                 /*
5952                                  * If equal or no active idle state, then
5953                                  * the most recently idled CPU might have
5954                                  * a warmer cache.
5955                                  */
5956                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5957                                 shallowest_idle_cpu = i;
5958                         }
5959                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5960                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5961                         if (load < min_load) {
5962                                 min_load = load;
5963                                 least_loaded_cpu = i;
5964                         }
5965                 }
5966         }
5967
5968         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5969 }
5970
5971 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5972                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5973 {
5974         int new_cpu = cpu;
5975
5976         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5977                 return prev_cpu;
5978
5979         /*
5980          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5981          * prev_cpu's last_update_time.
5982          */
5983         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5984                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5985
5986         while (sd) {
5987                 struct sched_group *group;
5988                 struct sched_domain *tmp;
5989                 int weight;
5990
5991                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5992                         sd = sd->child;
5993                         continue;
5994                 }
5995
5996                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5997                 if (!group) {
5998                         sd = sd->child;
5999                         continue;
6000                 }
6001
6002                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6003                 if (new_cpu == cpu) {
6004                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6005                         sd = sd->child;
6006                         continue;
6007                 }
6008
6009                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6010                 cpu = new_cpu;
6011                 weight = sd->span_weight;
6012                 sd = NULL;
6013                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6014                         if (weight <= tmp->span_weight)
6015                                 break;
6016                         if (tmp->flags & sd_flag)
6017                                 sd = tmp;
6018                 }
6019         }
6020
6021         return new_cpu;
6022 }
6023
6024 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6025 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6026 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6027
6028 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6029 {
6030         struct sched_domain_shared *sds;
6031
6032         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6033         if (sds)
6034                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6035 }
6036
6037 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6038 {
6039         struct sched_domain_shared *sds;
6040
6041         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6042         if (sds)
6043                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6044
6045         return def;
6046 }
6047
6048 /*
6049  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6050  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6051  *
6052  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6053  * state should be fairly cheap.
6054  */
6055 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6056 {
6057         int core = cpu_of(rq);
6058         int cpu;
6059
6060         rcu_read_lock();
6061         if (test_idle_cores(core, true))
6062                 goto unlock;
6063
6064         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6065                 if (cpu == core)
6066                         continue;
6067
6068                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6069                         goto unlock;
6070         }
6071
6072         set_idle_cores(core, 1);
6073 unlock:
6074         rcu_read_unlock();
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6079  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6080  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6081  */
6082 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6083 {
6084         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6085         int core, cpu;
6086
6087         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6088                 return -1;
6089
6090         if (!test_idle_cores(target, false))
6091                 return -1;
6092
6093         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6094
6095         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6096                 bool idle = true;
6097
6098                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6099                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6100                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6101                                 idle = false;
6102                 }
6103
6104                 if (idle)
6105                         return core;
6106         }
6107
6108         /*
6109          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6110          */
6111         set_idle_cores(target, 0);
6112
6113         return -1;
6114 }
6115
6116 /*
6117  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6118  */
6119 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6120 {
6121         int cpu;
6122
6123         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6124                 return -1;
6125
6126         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6127                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6128                         continue;
6129                 if (available_idle_cpu(cpu))
6130                         return cpu;
6131         }
6132
6133         return -1;
6134 }
6135
6136 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6137
6138 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6139 {
6140         return -1;
6141 }
6142
6143 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6144 {
6145         return -1;
6146 }
6147
6148 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6149
6150 /*
6151  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6152  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6153  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6154  */
6155 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6156 {
6157         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6158         struct sched_domain *this_sd;
6159         u64 avg_cost, avg_idle;
6160         u64 time, cost;
6161         s64 delta;
6162         int cpu, nr = INT_MAX;
6163
6164         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6165         if (!this_sd)
6166                 return -1;
6167
6168         /*
6169          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6170          * particularly is sensitive here.
6171          */
6172         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6173         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6174
6175         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6176                 return -1;
6177
6178         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6179                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6180                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6181                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6182                 else
6183                         nr = 4;
6184         }
6185
6186         time = local_clock();
6187
6188         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6189
6190         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6191                 if (!--nr)
6192                         return -1;
6193                 if (available_idle_cpu(cpu))
6194                         break;
6195         }
6196
6197         time = local_clock() - time;
6198         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6199         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6200         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6201
6202         return cpu;
6203 }
6204
6205 /*
6206  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6207  */
6208 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6209 {
6210         struct sched_domain *sd;
6211         int i, recent_used_cpu;
6212
6213         if (available_idle_cpu(target))
6214                 return target;
6215
6216         /*
6217          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6218          */
6219         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6220                 return prev;
6221
6222         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6223         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6224         if (recent_used_cpu != prev &&
6225             recent_used_cpu != target &&
6226             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6227             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6228             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6229                 /*
6230                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6231                  * candidate for the next wake:
6232                  */
6233                 p->recent_used_cpu = prev;
6234                 return recent_used_cpu;
6235         }
6236
6237         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6238         if (!sd)
6239                 return target;
6240
6241         i = select_idle_core(p, sd, target);
6242         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6243                 return i;
6244
6245         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6246         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6247                 return i;
6248
6249         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6250         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6251                 return i;
6252
6253         return target;
6254 }
6255
6256 /**
6257  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6258  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6259  *
6260  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6261  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6262  * (ie cpu_capacity).
6263  *
6264  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6265  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6266  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6267  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6268  * (arch_scale_freq_capacity()).
6269  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6270  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6271  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6272  *
6273  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6274  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6275  * currently RUNNABLE on that CPU.
6276  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6277  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6278  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6279  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6280  *
6281  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6282  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6283  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6284  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6285  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6286  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6287  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6288  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6289  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6290  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6291  *
6292  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6293  */
6294 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6295 {
6296         struct cfs_rq *cfs_rq;
6297         unsigned int util;
6298
6299         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6300         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6301
6302         if (sched_feat(UTIL_EST))
6303                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6304
6305         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6306 }
6307
6308 /*
6309  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6310  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6311  * @p: the task which utilization should be discounted
6312  *
6313  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6314  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6315  * execution on that CPU.
6316  *
6317  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6318  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6319  * contributing to the CPU utilization.
6320  */
6321 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6322 {
6323         struct cfs_rq *cfs_rq;
6324         unsigned int util;
6325
6326         /* Task has no contribution or is new */
6327         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6328                 return cpu_util(cpu);
6329
6330         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6331         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6332
6333         /* Discount task's util from CPU's util */
6334         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6335
6336         /*
6337          * Covered cases:
6338          *
6339          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6340          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6341          *    and thus we return:
6342          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6343          *
6344          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6345          *    IDLE, then:
6346          *      cpu_util >= task_util
6347          *      cpu_util > util_est (== 0)
6348          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6349          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6350          *
6351          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6352          *      util_est > cpu_util
6353          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6354          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6355          *    considering the expected utilization of tasks already
6356          *    runnable on that CPU.
6357          *
6358          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6359          * covered by the following code when estimated utilization is
6360          * enabled.
6361          */
6362         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6363                 unsigned int estimated =
6364                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6365
6366                 /*
6367                  * Despite the following checks we still have a small window
6368                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6369                  * races with LB's detach_task():
6370                  *
6371                  *   detach_task()
6372                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6373                  *     ---------------------------------- A
6374                  *     deactivate_task()                   \
6375                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6376                  *         util_est_dequeue()              /
6377                  *     ---------------------------------- B
6378                  *
6379                  * The additional check on "current == p" it's required to
6380                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6381                  * reducing the chances for the above race.
6382                  */
6383                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p)) {
6384                         estimated -= min_t(unsigned int, estimated,
6385                                            (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
6386                 }
6387                 util = max(util, estimated);
6388         }
6389
6390         /*
6391          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6392          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6393          * the cpu_util call.
6394          */
6395         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6396 }
6397
6398 /*
6399  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6400  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6401  *
6402  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6403  * BALANCE_WAKE sort things out.
6404  */
6405 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6406 {
6407         long min_cap, max_cap;
6408
6409         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6410         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6411
6412         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6413         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6414                 return 0;
6415
6416         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6417         sync_entity_load_avg(&p->se);
6418
6419         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6420 }
6421
6422 /*
6423  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6424  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6425  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6426  *
6427  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6428  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6429  *
6430  * Returns the target CPU number.
6431  *
6432  * preempt must be disabled.
6433  */
6434 static int
6435 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6436 {
6437         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6438         int cpu = smp_processor_id();
6439         int new_cpu = prev_cpu;
6440         int want_affine = 0;
6441         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6442
6443         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6444                 record_wakee(p);
6445                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6446                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6447         }
6448
6449         rcu_read_lock();
6450         for_each_domain(cpu, tmp) {
6451                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6452                         break;
6453
6454                 /*
6455                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6456                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6457                  */
6458                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6459                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6460                         if (cpu != prev_cpu)
6461                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6462
6463                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6464                         break;
6465                 }
6466
6467                 if (tmp->flags & sd_flag)
6468                         sd = tmp;
6469                 else if (!want_affine)
6470                         break;
6471         }
6472
6473         if (unlikely(sd)) {
6474                 /* Slow path */
6475                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6476         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6477                 /* Fast path */
6478
6479                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6480
6481                 if (want_affine)
6482                         current->recent_used_cpu = cpu;
6483         }
6484         rcu_read_unlock();
6485
6486         return new_cpu;
6487 }
6488
6489 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6490
6491 /*
6492  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6493  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6494  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6495  */
6496 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6497 {
6498         /*
6499          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6500          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6501          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6502          * the task on the new runqueue.
6503          */
6504         if (p->state == TASK_WAKING) {
6505                 struct sched_entity *se = &p->se;
6506                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6507                 u64 min_vruntime;
6508
6509 #ifndef CONFIG_64BIT
6510                 u64 min_vruntime_copy;
6511
6512                 do {
6513                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6514                         smp_rmb();
6515                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6516                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6517 #else
6518                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6519 #endif
6520
6521                 se->vruntime -= min_vruntime;
6522         }
6523
6524         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6525                 /*
6526                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6527                  * rq->lock and can modify state directly.
6528                  */
6529                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6530                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6531
6532         } else {
6533                 /*
6534                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6535                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6536                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6537                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6538                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6539                  * sounds not bad.
6540                  */
6541                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6542         }
6543
6544         /* Tell new CPU we are migrated */
6545         p->se.avg.last_update_time = 0;
6546
6547         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6548         p->se.exec_start = 0;
6549
6550         update_scan_period(p, new_cpu);
6551 }
6552
6553 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6554 {
6555         remove_entity_load_avg(&p->se);
6556 }
6557 #endif /* CONFIG_SMP */
6558
6559 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6560 {
6561         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6562
6563         /*
6564          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6565          * to virtual-time in his units.
6566          *
6567          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6568          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6569          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6570          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6571          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6572          *
6573          * This is especially important for buddies when the leftmost
6574          * task is higher priority than the buddy.
6575          */
6576         return calc_delta_fair(gran, se);
6577 }
6578
6579 /*
6580  * Should 'se' preempt 'curr'.
6581  *
6582  *             |s1
6583  *        |s2
6584  *   |s3
6585  *         g
6586  *      |<--->|c
6587  *
6588  *  w(c, s1) = -1
6589  *  w(c, s2) =  0
6590  *  w(c, s3) =  1
6591  *
6592  */
6593 static int
6594 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6595 {
6596         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6597
6598         if (vdiff <= 0)
6599                 return -1;
6600
6601         gran = wakeup_gran(se);
6602         if (vdiff > gran)
6603                 return 1;
6604
6605         return 0;
6606 }
6607
6608 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6609 {
6610         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6611                 return;
6612
6613         for_each_sched_entity(se) {
6614                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6615                         return;
6616                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6617         }
6618 }
6619
6620 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6621 {
6622         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6623                 return;
6624
6625         for_each_sched_entity(se) {
6626                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6627                         return;
6628                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6629         }
6630 }
6631
6632 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6633 {
6634         for_each_sched_entity(se)
6635                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6636 }
6637
6638 /*
6639  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6640  */
6641 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6642 {
6643         struct task_struct *curr = rq->curr;
6644         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6645         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6646         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6647         int next_buddy_marked = 0;
6648
6649         if (unlikely(se == pse))
6650                 return;
6651
6652         /*
6653          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6654          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6655          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6656          * next-buddy nomination below.
6657          */
6658         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6659                 return;
6660
6661         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6662                 set_next_buddy(pse);
6663                 next_buddy_marked = 1;
6664         }
6665
6666         /*
6667          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6668          * wake up path.
6669          *
6670          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6671          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6672          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6673          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6674          * below.
6675          */
6676         if (test_tsk_need_resched(curr))
6677                 return;
6678
6679         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6680         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6681             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6682                 goto preempt;
6683
6684         /*
6685          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6686          * is driven by the tick):
6687          */
6688         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6689                 return;
6690
6691         find_matching_se(&se, &pse);
6692         update_curr(cfs_rq_of(se));
6693         BUG_ON(!pse);
6694         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6695                 /*
6696                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6697                  * triggering this preemption.
6698                  */
6699                 if (!next_buddy_marked)
6700                         set_next_buddy(pse);
6701                 goto preempt;
6702         }
6703
6704         return;
6705
6706 preempt:
6707         resched_curr(rq);
6708         /*
6709          * Only set the backward buddy when the current task is still
6710          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6711          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6712          * point, either of which can * drop the rq lock.
6713          *
6714          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6715          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6716          */
6717         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6718                 return;
6719
6720         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6721                 set_last_buddy(se);
6722 }
6723
6724 static struct task_struct *
6725 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6726 {
6727         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6728         struct sched_entity *se;
6729         struct task_struct *p;
6730         int new_tasks;
6731
6732 again:
6733         if (!cfs_rq->nr_running)
6734                 goto idle;
6735
6736 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6737         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6738                 goto simple;
6739
6740         /*
6741          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6742          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6743          *
6744          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6745          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6746          */
6747
6748         do {
6749                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6750
6751                 /*
6752                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6753                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6754                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6755                  * forget we've ever seen it.
6756                  */
6757                 if (curr) {
6758                         if (curr->on_rq)
6759                                 update_curr(cfs_rq);
6760                         else
6761                                 curr = NULL;
6762
6763                         /*
6764                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6765                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6766                          * Therefore the nr_running test will indeed
6767                          * be correct.
6768                          */
6769                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6770                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6771
6772                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6773                                         goto idle;
6774
6775                                 goto simple;
6776                         }
6777                 }
6778
6779                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6780                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6781         } while (cfs_rq);
6782
6783         p = task_of(se);
6784
6785         /*
6786          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6787          * is a different task than we started out with, try and touch the
6788          * least amount of cfs_rqs.
6789          */
6790         if (prev != p) {
6791                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6792
6793                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6794                         int se_depth = se->depth;
6795                         int pse_depth = pse->depth;
6796
6797                         if (se_depth <= pse_depth) {
6798                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6799                                 pse = parent_entity(pse);
6800                         }
6801                         if (se_depth >= pse_depth) {
6802                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6803                                 se = parent_entity(se);
6804                         }
6805                 }
6806
6807                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6808                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6809         }
6810
6811         goto done;
6812 simple:
6813 #endif
6814
6815         put_prev_task(rq, prev);
6816
6817         do {
6818                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6819                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6820                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6821         } while (cfs_rq);
6822
6823         p = task_of(se);
6824
6825 done: __maybe_unused;
6826 #ifdef CONFIG_SMP
6827         /*
6828          * Move the next running task to the front of
6829          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6830          * one.
6831          */
6832         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6833 #endif
6834
6835         if (hrtick_enabled(rq))
6836                 hrtick_start_fair(rq, p);
6837
6838         return p;
6839
6840 idle:
6841         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6842
6843         /*
6844          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6845          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6846          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6847          */
6848         if (new_tasks < 0)
6849                 return RETRY_TASK;
6850
6851         if (new_tasks > 0)
6852                 goto again;
6853
6854         return NULL;
6855 }
6856
6857 /*
6858  * Account for a descheduled task:
6859  */
6860 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6861 {
6862         struct sched_entity *se = &prev->se;
6863         struct cfs_rq *cfs_rq;
6864
6865         for_each_sched_entity(se) {
6866                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6867                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6868         }
6869 }
6870
6871 /*
6872  * sched_yield() is very simple
6873  *
6874  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6875  */
6876 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6877 {
6878         struct task_struct *curr = rq->curr;
6879         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6880         struct sched_entity *se = &curr->se;
6881
6882         /*
6883          * Are we the only task in the tree?
6884          */
6885         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6886                 return;
6887
6888         clear_buddies(cfs_rq, se);
6889
6890         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6891                 update_rq_clock(rq);
6892                 /*
6893                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6894                  */
6895                 update_curr(cfs_rq);
6896                 /*
6897                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6898                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6899                  * and double the fastpath cost.
6900                  */
6901                 rq_clock_skip_update(rq);
6902         }
6903
6904         set_skip_buddy(se);
6905 }
6906
6907 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6908 {
6909         struct sched_entity *se = &p->se;
6910
6911         /* throttled hierarchies are not runnable */
6912         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6913                 return false;
6914
6915         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6916         set_next_buddy(se);
6917
6918         yield_task_fair(rq);
6919
6920         return true;
6921 }
6922
6923 #ifdef CONFIG_SMP
6924 /**************************************************
6925  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6926  *
6927  * BASICS
6928  *
6929  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6930  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6931  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6932  *
6933  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6934  *
6935  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6936  * W_i,0 is defined as:
6937  *
6938  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6939  *
6940  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6941  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6942  *
6943  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6944  * weight:
6945  *
6946  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6947  *
6948  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6949  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6950  * can also include other factors [XXX].
6951  *
6952  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6953  * directly from (1):
6954  *
6955  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6956  *
6957  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6958  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6959  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6960  *
6961  * [XXX expand on:
6962  *     - infeasible weights;
6963  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6964  *
6965  *
6966  * SCHED DOMAINS
6967  *
6968  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6969  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
6970  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6971  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
6972  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6973  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
6974  * the groups.
6975  *
6976  * This yields:
6977  *
6978  *     log_2 n     1     n
6979  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6980  *     i = 0      2^i   2^i
6981  *                               `- size of each group
6982  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
6983  *         |         `- freq
6984  *         `- sum over all levels
6985  *
6986  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6987  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6988  *
6989  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6990  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
6991  *
6992  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6993  *
6994  *             log_2 n
6995  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6996  *             k = 0
6997  *
6998  * And you'll find that:
6999  *
7000  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7001  *
7002  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7003  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7004  * of:
7005  *
7006  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7007  *
7008  *
7009  * WORK CONSERVING
7010  *
7011  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7012  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7013  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7014  *
7015  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7016  * time.
7017  *
7018  * [XXX more?]
7019  *
7020  *
7021  * CGROUPS
7022  *
7023  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7024  *
7025  *                                s_k,i
7026  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7027  *                                 S_k
7028  *
7029  * Where
7030  *
7031  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7032  *
7033  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7034  *
7035  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7036  * property.
7037  *
7038  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7039  *      rewrite all of this once again.]
7040  */
7041
7042 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7043
7044 enum fbq_type { regular, remote, all };
7045
7046 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7047 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7048 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7049 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7050 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7051 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7052
7053 struct lb_env {
7054         struct sched_domain     *sd;
7055
7056         struct rq               *src_rq;
7057         int                     src_cpu;
7058
7059         int                     dst_cpu;
7060         struct rq               *dst_rq;
7061
7062         struct cpumask          *dst_grpmask;
7063         int                     new_dst_cpu;
7064         enum cpu_idle_type      idle;
7065         long                    imbalance;
7066         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7067         struct cpumask          *cpus;
7068
7069         unsigned int            flags;
7070
7071         unsigned int            loop;
7072         unsigned int            loop_break;
7073         unsigned int            loop_max;
7074
7075         enum fbq_type           fbq_type;
7076         struct list_head        tasks;
7077 };
7078
7079 /*
7080  * Is this task likely cache-hot:
7081  */
7082 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7083 {
7084         s64 delta;
7085
7086         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7087
7088         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7089                 return 0;
7090
7091         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7092                 return 0;
7093
7094         /*
7095          * Buddy candidates are cache hot:
7096          */
7097         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7098                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7099                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7100                 return 1;
7101
7102         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7103                 return 1;
7104         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7105                 return 0;
7106
7107         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7108
7109         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7110 }
7111
7112 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7113 /*
7114  * Returns 1, if task migration degrades locality
7115  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7116  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7117  */
7118 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7119 {
7120         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7121         unsigned long src_weight, dst_weight;
7122         int src_nid, dst_nid, dist;
7123
7124         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7125                 return -1;
7126
7127         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7128                 return -1;
7129
7130         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7131         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7132
7133         if (src_nid == dst_nid)
7134                 return -1;
7135
7136         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7137         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7138                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7139                         return 1;
7140                 else
7141                         return -1;
7142         }
7143
7144         /* Encourage migration to the preferred node. */
7145         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7146                 return 0;
7147
7148         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7149         if (env->idle == CPU_IDLE)
7150                 return -1;
7151
7152         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7153         if (numa_group) {
7154                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7155                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7156         } else {
7157                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7158                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7159         }
7160
7161         return dst_weight < src_weight;
7162 }
7163
7164 #else
7165 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7166                                              struct lb_env *env)
7167 {
7168         return -1;
7169 }
7170 #endif
7171
7172 /*
7173  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7174  */
7175 static
7176 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7177 {
7178         int tsk_cache_hot;
7179
7180         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7181
7182         /*
7183          * We do not migrate tasks that are:
7184          * 1) throttled_lb_pair, or
7185          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7186          * 3) running (obviously), or
7187          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7188          */
7189         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7190                 return 0;
7191
7192         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7193                 int cpu;
7194
7195                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7196
7197                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7198
7199                 /*
7200                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7201                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7202                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7203                  *
7204                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7205                  * already computed one in current iteration.
7206                  */
7207                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7208                         return 0;
7209
7210                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7211                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7212                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7213                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7214                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7215                                 break;
7216                         }
7217                 }
7218
7219                 return 0;
7220         }
7221
7222         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7223         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7224
7225         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7226                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7227                 return 0;
7228         }
7229
7230         /*
7231          * Aggressive migration if:
7232          * 1) destination numa is preferred
7233          * 2) task is cache cold, or
7234          * 3) too many balance attempts have failed.
7235          */
7236         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7237         if (tsk_cache_hot == -1)
7238                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7239
7240         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7241             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7242                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7243                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7244                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7245                 }
7246                 return 1;
7247         }
7248
7249         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7250         return 0;
7251 }
7252
7253 /*
7254  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7255  */
7256 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7257 {
7258         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7259
7260         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7261         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7262         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7263 }
7264
7265 /*
7266  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7267  * part of active balancing operations within "domain".
7268  *
7269  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7270  */
7271 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7272 {
7273         struct task_struct *p;
7274
7275         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7276
7277         list_for_each_entry_reverse(p,
7278                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7279                 if (!can_migrate_task(p, env))
7280                         continue;
7281
7282                 detach_task(p, env);
7283
7284                 /*
7285                  * Right now, this is only the second place where
7286                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7287                  * so we can safely collect stats here rather than
7288                  * inside detach_tasks().
7289                  */
7290                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7291                 return p;
7292         }
7293         return NULL;
7294 }
7295
7296 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7297
7298 /*
7299  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7300  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7301  *
7302  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7303  */
7304 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7305 {
7306         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7307         struct task_struct *p;
7308         unsigned long load;
7309         int detached = 0;
7310
7311         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7312
7313         if (env->imbalance <= 0)
7314                 return 0;
7315
7316         while (!list_empty(tasks)) {
7317                 /*
7318                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7319                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7320                  */
7321                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7322                         break;
7323
7324                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7325
7326                 env->loop++;
7327                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7328                 if (env->loop > env->loop_max)
7329                         break;
7330
7331                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7332                 if (env->loop > env->loop_break) {
7333                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7334                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7335                         break;
7336                 }
7337
7338                 if (!can_migrate_task(p, env))
7339                         goto next;
7340
7341                 /*
7342                  * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7343                  * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7344                  * value. Make sure that env->imbalance decreases
7345                  * otherwise detach_tasks() will stop only after
7346                  * detaching up to loop_max tasks.
7347                  */
7348                 load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7349
7350
7351                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7352                         goto next;
7353
7354                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7355                         goto next;
7356
7357                 detach_task(p, env);
7358                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7359
7360                 detached++;
7361                 env->imbalance -= load;
7362
7363 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7364                 /*
7365                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7366                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7367                  * the critical section.
7368                  */
7369                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7370                         break;
7371 #endif
7372
7373                 /*
7374                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7375                  * weighted load.
7376                  */
7377                 if (env->imbalance <= 0)
7378                         break;
7379
7380                 continue;
7381 next:
7382                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7383         }
7384
7385         /*
7386          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7387          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7388          * than inside detach_one_task().
7389          */
7390         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7391
7392         return detached;
7393 }
7394
7395 /*
7396  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7397  */
7398 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7399 {
7400         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7401
7402         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7403         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7404         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7405         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7406 }
7407
7408 /*
7409  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7410  * its new rq.
7411  */
7412 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7413 {
7414         struct rq_flags rf;
7415
7416         rq_lock(rq, &rf);
7417         update_rq_clock(rq);
7418         attach_task(rq, p);
7419         rq_unlock(rq, &rf);
7420 }
7421
7422 /*
7423  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7424  * new rq.
7425  */
7426 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7427 {
7428         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7429         struct task_struct *p;
7430         struct rq_flags rf;
7431
7432         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7433         update_rq_clock(env->dst_rq);
7434
7435         while (!list_empty(tasks)) {
7436                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7437                 list_del_init(&p->se.group_node);
7438
7439                 attach_task(env->dst_rq, p);
7440         }
7441
7442         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7443 }
7444
7445 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7446 {
7447         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7448                 return true;
7449
7450         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7451                 return true;
7452
7453         return false;
7454 }
7455
7456 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7457 {
7458         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7459                 return true;
7460
7461         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7462                 return true;
7463
7464 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7465         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7466                 return true;
7467 #endif
7468
7469         return false;
7470 }
7471
7472 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7473
7474 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7475 {
7476         if (cfs_rq->load.weight)
7477                 return false;
7478
7479         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7480                 return false;
7481
7482         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7483                 return false;
7484
7485         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7486                 return false;
7487
7488         return true;
7489 }
7490
7491 static void update_blocked_averages(int cpu)
7492 {
7493         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7494         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7495         const struct sched_class *curr_class;
7496         struct rq_flags rf;
7497         bool done = true;
7498
7499         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7500         update_rq_clock(rq);
7501
7502         /*
7503          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7504          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7505          */
7506         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7507                 struct sched_entity *se;
7508
7509                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7510                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7511
7512                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7513                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7514                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7515                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
7516
7517                 /*
7518                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7519                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7520                  */
7521                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7522                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7523
7524                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7525                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7526                         done = false;
7527         }
7528
7529         curr_class = rq->curr->sched_class;
7530         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7531         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7532         update_irq_load_avg(rq, 0);
7533         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7534         if (others_have_blocked(rq))
7535                 done = false;
7536
7537 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7538         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7539         if (done)
7540                 rq->has_blocked_load = 0;
7541 #endif
7542         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7543 }
7544
7545 /*
7546  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7547  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7548  * group is a fraction of its parents load.
7549  */
7550 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7551 {
7552         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7553         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7554         unsigned long now = jiffies;
7555         unsigned long load;
7556
7557         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7558                 return;
7559
7560         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7561         for_each_sched_entity(se) {
7562                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7563                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7564                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7565                         break;
7566         }
7567
7568         if (!se) {
7569                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7570                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7571         }
7572
7573         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7574                 load = cfs_rq->h_load;
7575                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7576                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7577                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7578                 cfs_rq->h_load = load;
7579                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7580         }
7581 }
7582
7583 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7584 {
7585         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7586
7587         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7588         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7589                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7590 }
7591 #else
7592 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7593 {
7594         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7595         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7596         const struct sched_class *curr_class;
7597         struct rq_flags rf;
7598
7599         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7600         update_rq_clock(rq);
7601         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7602
7603         curr_class = rq->curr->sched_class;
7604         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7605         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7606         update_irq_load_avg(rq, 0);
7607 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7608         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7609         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7610                 rq->has_blocked_load = 0;
7611 #endif
7612         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7613 }
7614
7615 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7616 {
7617         return p->se.avg.load_avg;
7618 }
7619 #endif
7620
7621 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7622
7623 enum group_type {
7624         group_other = 0,
7625         group_imbalanced,
7626         group_overloaded,
7627 };
7628
7629 /*
7630  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7631  */
7632 struct sg_lb_stats {
7633         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7634         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7635         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7636         unsigned long load_per_task;
7637         unsigned long group_capacity;
7638         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7639         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7640         unsigned int idle_cpus;
7641         unsigned int group_weight;
7642         enum group_type group_type;
7643         int group_no_capacity;
7644 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7645         unsigned int nr_numa_running;
7646         unsigned int nr_preferred_running;
7647 #endif
7648 };
7649
7650 /*
7651  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7652  *               during load balancing.
7653  */
7654 struct sd_lb_stats {
7655         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7656         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7657         unsigned long total_running;
7658         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7659         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7660         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7661
7662         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7663         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7664 };
7665
7666 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7667 {
7668         /*
7669          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7670          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7671          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7672          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7673          */
7674         *sds = (struct sd_lb_stats){
7675                 .busiest = NULL,
7676                 .local = NULL,
7677                 .total_running = 0UL,
7678                 .total_load = 0UL,
7679                 .total_capacity = 0UL,
7680                 .busiest_stat = {
7681                         .avg_load = 0UL,
7682                         .sum_nr_running = 0,
7683                         .group_type = group_other,
7684                 },
7685         };
7686 }
7687
7688 /**
7689  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7690  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7691  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7692  *
7693  * Return: The load index.
7694  */
7695 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7696                                         enum cpu_idle_type idle)
7697 {
7698         int load_idx;
7699
7700         switch (idle) {
7701         case CPU_NOT_IDLE:
7702                 load_idx = sd->busy_idx;
7703                 break;
7704
7705         case CPU_NEWLY_IDLE:
7706                 load_idx = sd->newidle_idx;
7707                 break;
7708         default:
7709                 load_idx = sd->idle_idx;
7710                 break;
7711         }
7712
7713         return load_idx;
7714 }
7715
7716 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7717 {
7718         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7719         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7720         unsigned long used, free;
7721         unsigned long irq;
7722
7723         irq = cpu_util_irq(rq);
7724
7725         if (unlikely(irq >= max))
7726                 return 1;
7727
7728         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7729         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7730
7731         if (unlikely(used >= max))
7732                 return 1;
7733
7734         free = max - used;
7735
7736         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7737 }
7738
7739 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7740 {
7741         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7742         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7743
7744         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7745
7746         if (!capacity)
7747                 capacity = 1;
7748
7749         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7750         sdg->sgc->capacity = capacity;
7751         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7752 }
7753
7754 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7755 {
7756         struct sched_domain *child = sd->child;
7757         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7758         unsigned long capacity, min_capacity;
7759         unsigned long interval;
7760
7761         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7762         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7763         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7764
7765         if (!child) {
7766                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7767                 return;
7768         }
7769
7770         capacity = 0;
7771         min_capacity = ULONG_MAX;
7772
7773         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7774                 /*
7775                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7776                  * span the current group.
7777                  */
7778
7779                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7780                         struct sched_group_capacity *sgc;
7781                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7782
7783                         /*
7784                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7785                          * gets here before we've attached the domains to the
7786                          * runqueues.
7787                          *
7788                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7789                          * in update_cpu_capacity().
7790                          *
7791                          * This avoids capacity from being 0 and
7792                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7793                          */
7794                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7795                                 capacity += capacity_of(cpu);
7796                         } else {
7797                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7798                                 capacity += sgc->capacity;
7799                         }
7800
7801                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7802                 }
7803         } else  {
7804                 /*
7805                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7806                  * span the current group.
7807                  */
7808
7809                 group = child->groups;
7810                 do {
7811                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7812
7813                         capacity += sgc->capacity;
7814                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7815                         group = group->next;
7816                 } while (group != child->groups);
7817         }
7818
7819         sdg->sgc->capacity = capacity;
7820         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7821 }
7822
7823 /*
7824  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7825  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7826  * Return true is the capacity is reduced
7827  */
7828 static inline int
7829 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7830 {
7831         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7832                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7833 }
7834
7835 /*
7836  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7837  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7838  *
7839  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7840  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7841  * Something like:
7842  *
7843  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7844  *              *     * * *
7845  *
7846  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7847  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7848  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7849  *
7850  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7851  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7852  * moving tasks due to affinity constraints.
7853  *
7854  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7855  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7856  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7857  * to create an effective group imbalance.
7858  *
7859  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7860  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7861  * subtle and fragile situation.
7862  */
7863
7864 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7865 {
7866         return group->sgc->imbalance;
7867 }
7868
7869 /*
7870  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7871  * be used by some tasks.
7872  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7873  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7874  * available capacity for CFS tasks.
7875  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7876  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7877  * capacity in meaningful for the load balancer.
7878  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7879  * any benefit for the load balance.
7880  */
7881 static inline bool
7882 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7883 {
7884         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7885                 return true;
7886
7887         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7888                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7889                 return true;
7890
7891         return false;
7892 }
7893
7894 /*
7895  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7896  *  handle.
7897  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7898  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7899  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7900  *  false.
7901  */
7902 static inline bool
7903 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7904 {
7905         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7906                 return false;
7907
7908         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7909                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7910                 return true;
7911
7912         return false;
7913 }
7914
7915 /*
7916  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7917  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7918  */
7919 static inline bool
7920 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7921 {
7922         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7923                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7924 }
7925
7926 static inline enum
7927 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7928                           struct sg_lb_stats *sgs)
7929 {
7930         if (sgs->group_no_capacity)
7931                 return group_overloaded;
7932
7933         if (sg_imbalanced(group))
7934                 return group_imbalanced;
7935
7936         return group_other;
7937 }
7938
7939 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7940 {
7941 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7942         unsigned int cpu = rq->cpu;
7943
7944         if (!rq->has_blocked_load)
7945                 return false;
7946
7947         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7948                 return false;
7949
7950         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7951                 return true;
7952
7953         update_blocked_averages(cpu);
7954
7955         return rq->has_blocked_load;
7956 #else
7957         return false;
7958 #endif
7959 }
7960
7961 /**
7962  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7963  * @env: The load balancing environment.
7964  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7965  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7966  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7967  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7968  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7969  */
7970 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7971                         struct sched_group *group, int load_idx,
7972                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7973                         bool *overload)
7974 {
7975         unsigned long load;
7976         int i, nr_running;
7977
7978         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7979
7980         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7981                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7982
7983                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
7984                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
7985
7986                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
7987                 if (local_group)
7988                         load = target_load(i, load_idx);
7989                 else
7990                         load = source_load(i, load_idx);
7991
7992                 sgs->group_load += load;
7993                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7994                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7995
7996                 nr_running = rq->nr_running;
7997                 if (nr_running > 1)
7998                         *overload = true;
7999
8000 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8001                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8002                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8003 #endif
8004                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8005                 /*
8006                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8007                  */
8008                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8009                         sgs->idle_cpus++;
8010         }
8011
8012         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8013         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8014         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8015
8016         if (sgs->sum_nr_running)
8017                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8018
8019         sgs->group_weight = group->group_weight;
8020
8021         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8022         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8023 }
8024
8025 /**
8026  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8027  * @env: The load balancing environment.
8028  * @sds: sched_domain statistics
8029  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8030  * @sgs: sched_group statistics
8031  *
8032  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8033  * busiest group.
8034  *
8035  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8036  * busiest group. %false otherwise.
8037  */
8038 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8039                                    struct sd_lb_stats *sds,
8040                                    struct sched_group *sg,
8041                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8042 {
8043         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8044
8045         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8046                 return true;
8047
8048         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8049                 return false;
8050
8051         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8052                 return false;
8053
8054         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8055                 goto asym_packing;
8056
8057         /*
8058          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8059          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8060          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8061          * power/energy consequences are not considered.
8062          */
8063         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8064             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8065                 return false;
8066
8067 asym_packing:
8068         /* This is the busiest node in its class. */
8069         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8070                 return true;
8071
8072         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8073         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8074                 return true;
8075         /*
8076          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8077          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8078          * of lower priority than ourself as busy.
8079          */
8080         if (sgs->sum_nr_running &&
8081             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8082                 if (!sds->busiest)
8083                         return true;
8084
8085                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8086                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8087                                       sg->asym_prefer_cpu))
8088                         return true;
8089         }
8090
8091         return false;
8092 }
8093
8094 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8095 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8096 {
8097         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8098                 return regular;
8099         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8100                 return remote;
8101         return all;
8102 }
8103
8104 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8105 {
8106         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8107                 return regular;
8108         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8109                 return remote;
8110         return all;
8111 }
8112 #else
8113 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8114 {
8115         return all;
8116 }
8117
8118 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8119 {
8120         return regular;
8121 }
8122 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8123
8124 /**
8125  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8126  * @env: The load balancing environment.
8127  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8128  */
8129 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8130 {
8131         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8132         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8133         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8134         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8135         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8136         bool overload = false;
8137
8138         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8139                 prefer_sibling = 1;
8140
8141 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8142         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8143                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8144 #endif
8145
8146         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8147
8148         do {
8149                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8150                 int local_group;
8151
8152                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8153                 if (local_group) {
8154                         sds->local = sg;
8155                         sgs = local;
8156
8157                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8158                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8159                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8160                 }
8161
8162                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8163                                                 &overload);
8164
8165                 if (local_group)
8166                         goto next_group;
8167
8168                 /*
8169                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8170                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8171                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8172                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8173                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8174                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8175                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8176                  * the tasks on the system).
8177                  */
8178                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8179                     group_has_capacity(env, local) &&
8180                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8181                         sgs->group_no_capacity = 1;
8182                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8183                 }
8184
8185                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8186                         sds->busiest = sg;
8187                         sds->busiest_stat = *sgs;
8188                 }
8189
8190 next_group:
8191                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8192                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8193                 sds->total_load += sgs->group_load;
8194                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8195
8196                 sg = sg->next;
8197         } while (sg != env->sd->groups);
8198
8199 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8200         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8201             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8202
8203                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8204                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8205         }
8206 #endif
8207
8208         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8209                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8210
8211         if (!env->sd->parent) {
8212                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8213                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8214                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8215         }
8216 }
8217
8218 /**
8219  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8220  *                      sched domain.
8221  *
8222  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8223  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8224  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8225  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8226  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8227  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8228  *
8229  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8230  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8231  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8232  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8233  * number.
8234  *
8235  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8236  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8237  *
8238  * @env: The load balancing environment.
8239  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8240  */
8241 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8242 {
8243         int busiest_cpu;
8244
8245         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8246                 return 0;
8247
8248         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8249                 return 0;
8250
8251         if (!sds->busiest)
8252                 return 0;
8253
8254         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8255         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8256                 return 0;
8257
8258         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8259                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8260                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8261
8262         return 1;
8263 }
8264
8265 /**
8266  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8267  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8268  *                      load balancing.
8269  * @env: The load balancing environment.
8270  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8271  */
8272 static inline
8273 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8274 {
8275         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8276         unsigned int imbn = 2;
8277         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8278         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8279
8280         local = &sds->local_stat;
8281         busiest = &sds->busiest_stat;
8282
8283         if (!local->sum_nr_running)
8284                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8285         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8286                 imbn = 1;
8287
8288         scaled_busy_load_per_task =
8289                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8290                 busiest->group_capacity;
8291
8292         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8293             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8294                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8295                 return;
8296         }
8297
8298         /*
8299          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8300          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8301          * moving them.
8302          */
8303
8304         capa_now += busiest->group_capacity *
8305                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8306         capa_now += local->group_capacity *
8307                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8308         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8309
8310         /* Amount of load we'd subtract */
8311         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8312                 capa_move += busiest->group_capacity *
8313                             min(busiest->load_per_task,
8314                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8315         }
8316
8317         /* Amount of load we'd add */
8318         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8319             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8320                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8321                       local->group_capacity;
8322         } else {
8323                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8324                       local->group_capacity;
8325         }
8326         capa_move += local->group_capacity *
8327                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8328         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8329
8330         /* Move if we gain throughput */
8331         if (capa_move > capa_now)
8332                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8333 }
8334
8335 /**
8336  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8337  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8338  * @env: load balance environment
8339  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8340  */
8341 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8342 {
8343         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8344         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8345
8346         local = &sds->local_stat;
8347         busiest = &sds->busiest_stat;
8348
8349         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8350                 /*
8351                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8352                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8353                  */
8354                 busiest->load_per_task =
8355                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8356         }
8357
8358         /*
8359          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8360          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8361          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8362          * skipped when updating the busiest sg:
8363          */
8364         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8365             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8366                 env->imbalance = 0;
8367                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8368         }
8369
8370         /*
8371          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8372          */
8373         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8374             local->group_type   == group_overloaded) {
8375                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8376                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8377                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8378                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8379                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8380                 } else
8381                         load_above_capacity = ~0UL;
8382         }
8383
8384         /*
8385          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8386          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8387          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8388          * we also don't want to reduce the group load below the group
8389          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8390          */
8391         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8392
8393         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8394         env->imbalance = min(
8395                 max_pull * busiest->group_capacity,
8396                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8397         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8398
8399         /*
8400          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8401          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8402          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8403          * moved
8404          */
8405         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8406                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8407 }
8408
8409 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8410
8411 /**
8412  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8413  * if there is an imbalance.
8414  *
8415  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8416  * to restore balance.
8417  *
8418  * @env: The load balancing environment.
8419  *
8420  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8421  */
8422 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8423 {
8424         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8425         struct sd_lb_stats sds;
8426
8427         init_sd_lb_stats(&sds);
8428
8429         /*
8430          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8431          * this level.
8432          */
8433         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8434         local = &sds.local_stat;
8435         busiest = &sds.busiest_stat;
8436
8437         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8438         if (check_asym_packing(env, &sds))
8439                 return sds.busiest;
8440
8441         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8442         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8443                 goto out_balanced;
8444
8445         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8446         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8447                                                 / sds.total_capacity;
8448
8449         /*
8450          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8451          * work because they assume all things are equal, which typically
8452          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8453          */
8454         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8455                 goto force_balance;
8456
8457         /*
8458          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8459          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8460          */
8461         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8462             busiest->group_no_capacity)
8463                 goto force_balance;
8464
8465         /*
8466          * If the local group is busier than the selected busiest group
8467          * don't try and pull any tasks.
8468          */
8469         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8470                 goto out_balanced;
8471
8472         /*
8473          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8474          * average load.
8475          */
8476         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8477                 goto out_balanced;
8478
8479         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8480                 /*
8481                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8482                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8483                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8484                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8485                  * might end up to just move the imbalance on another group
8486                  */
8487                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8488                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8489                         goto out_balanced;
8490         } else {
8491                 /*
8492                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8493                  * imbalance_pct to be conservative.
8494                  */
8495                 if (100 * busiest->avg_load <=
8496                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8497                         goto out_balanced;
8498         }
8499
8500 force_balance:
8501         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8502         calculate_imbalance(env, &sds);
8503         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8504
8505 out_balanced:
8506         env->imbalance = 0;
8507         return NULL;
8508 }
8509
8510 /*
8511  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8512  */
8513 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8514                                      struct sched_group *group)
8515 {
8516         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8517         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8518         int i;
8519
8520         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8521                 unsigned long capacity, wl;
8522                 enum fbq_type rt;
8523
8524                 rq = cpu_rq(i);
8525                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8526
8527                 /*
8528                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8529                  *  - regular: there are !numa tasks
8530                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8531                  *  - all:     there is no distinction
8532                  *
8533                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8534                  * ignore those when there's better options.
8535                  *
8536                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8537                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8538                  * queue by moving tasks around inside the node.
8539                  *
8540                  * If we cannot move enough load due to this classification
8541                  * the next pass will adjust the group classification and
8542                  * allow migration of more tasks.
8543                  *
8544                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8545                  */
8546                 if (rt > env->fbq_type)
8547                         continue;
8548
8549                 capacity = capacity_of(i);
8550
8551                 wl = weighted_cpuload(rq);
8552
8553                 /*
8554                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8555                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8556                  */
8557
8558                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8559                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8560                         continue;
8561
8562                 /*
8563                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8564                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8565                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8566                  * potentially running at a lower capacity.
8567                  *
8568                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8569                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8570                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8571                  * our previous maximum.
8572                  */
8573                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8574                         busiest_load = wl;
8575                         busiest_capacity = capacity;
8576                         busiest = rq;
8577                 }
8578         }
8579
8580         return busiest;
8581 }
8582
8583 /*
8584  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8585  * so long as it is large enough.
8586  */
8587 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8588
8589 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8590 {
8591         struct sched_domain *sd = env->sd;
8592
8593         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8594
8595                 /*
8596                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8597                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8598                  * highest priority CPUs.
8599                  */
8600                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8601                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8602                         return 1;
8603         }
8604
8605         /*
8606          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8607          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8608          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8609          * available on dst_cpu.
8610          */
8611         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8612             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8613                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8614                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8615                         return 1;
8616         }
8617
8618         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8619 }
8620
8621 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8622
8623 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8624 {
8625         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8626         int cpu, balance_cpu = -1;
8627
8628         /*
8629          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8630          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8631          */
8632         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8633                 return 0;
8634
8635         /*
8636          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8637          * to do the newly idle load balance.
8638          */
8639         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8640                 return 1;
8641
8642         /* Try to find first idle CPU */
8643         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8644                 if (!idle_cpu(cpu))
8645                         continue;
8646
8647                 balance_cpu = cpu;
8648                 break;
8649         }
8650
8651         if (balance_cpu == -1)
8652                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8653
8654         /*
8655          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8656          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8657          */
8658         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8659 }
8660
8661 /*
8662  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8663  * tasks if there is an imbalance.
8664  */
8665 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8666                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8667                         int *continue_balancing)
8668 {
8669         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8670         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8671         struct sched_group *group;
8672         struct rq *busiest;
8673         struct rq_flags rf;
8674         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8675
8676         struct lb_env env = {
8677                 .sd             = sd,
8678                 .dst_cpu        = this_cpu,
8679                 .dst_rq         = this_rq,
8680                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8681                 .idle           = idle,
8682                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8683                 .cpus           = cpus,
8684                 .fbq_type       = all,
8685                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8686         };
8687
8688         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8689
8690         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8691
8692 redo:
8693         if (!should_we_balance(&env)) {
8694                 *continue_balancing = 0;
8695                 goto out_balanced;
8696         }
8697
8698         group = find_busiest_group(&env);
8699         if (!group) {
8700                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8701                 goto out_balanced;
8702         }
8703
8704         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8705         if (!busiest) {
8706                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8707                 goto out_balanced;
8708         }
8709
8710         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8711
8712         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8713
8714         env.src_cpu = busiest->cpu;
8715         env.src_rq = busiest;
8716
8717         ld_moved = 0;
8718         if (busiest->nr_running > 1) {
8719                 /*
8720                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8721                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8722                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8723                  * correctly treated as an imbalance.
8724                  */
8725                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8726                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8727
8728 more_balance:
8729                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8730                 update_rq_clock(busiest);
8731
8732                 /*
8733                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8734                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8735                  */
8736                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8737
8738                 /*
8739                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8740                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8741                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8742                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8743                  * See task_rq_lock() family for the details.
8744                  */
8745
8746                 rq_unlock(busiest, &rf);
8747
8748                 if (cur_ld_moved) {
8749                         attach_tasks(&env);
8750                         ld_moved += cur_ld_moved;
8751                 }
8752
8753                 local_irq_restore(rf.flags);
8754
8755                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8756                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8757                         goto more_balance;
8758                 }
8759
8760                 /*
8761                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8762                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8763                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8764                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8765                  * sched_group.
8766                  *
8767                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8768                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8769                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8770                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8771                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8772                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8773                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8774                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8775                  * This however should not happen so much in practice and
8776                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8777                  * excess load moved.
8778                  */
8779                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8780
8781                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8782                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8783
8784                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8785                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8786                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8787                         env.loop         = 0;
8788                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8789
8790                         /*
8791                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8792                          * need to continue with same src_cpu.
8793                          */
8794                         goto more_balance;
8795                 }
8796
8797                 /*
8798                  * We failed to reach balance because of affinity.
8799                  */
8800                 if (sd_parent) {
8801                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8802
8803                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8804                                 *group_imbalance = 1;
8805                 }
8806
8807                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8808                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8809                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8810                         /*
8811                          * Attempting to continue load balancing at the current
8812                          * sched_domain level only makes sense if there are
8813                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8814                          * pull load from which are not contained within the
8815                          * destination group that is receiving any migrated
8816                          * load.
8817                          */
8818                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8819                                 env.loop = 0;
8820                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8821                                 goto redo;
8822                         }
8823                         goto out_all_pinned;
8824                 }
8825         }
8826
8827         if (!ld_moved) {
8828                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8829                 /*
8830                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8831                  * We do not want newidle balance, which can be very
8832                  * frequent, pollute the failure counter causing
8833                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8834                  */
8835                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8836                         sd->nr_balance_failed++;
8837
8838                 if (need_active_balance(&env)) {
8839                         unsigned long flags;
8840
8841                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8842
8843                         /*
8844                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8845                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8846                          * moved to this_cpu:
8847                          */
8848                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8849                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8850                                                             flags);
8851                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8852                                 goto out_one_pinned;
8853                         }
8854
8855                         /*
8856                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8857                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8858                          * only after active load balance is finished.
8859                          */
8860                         if (!busiest->active_balance) {
8861                                 busiest->active_balance = 1;
8862                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8863                                 active_balance = 1;
8864                         }
8865                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8866
8867                         if (active_balance) {
8868                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8869                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8870                                         &busiest->active_balance_work);
8871                         }
8872
8873                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8874                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8875                 }
8876         } else
8877                 sd->nr_balance_failed = 0;
8878
8879         if (likely(!active_balance)) {
8880                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8881                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8882         } else {
8883                 /*
8884                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8885                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8886                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8887                  * detach_tasks).
8888                  */
8889                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8890                         sd->balance_interval *= 2;
8891         }
8892
8893         goto out;
8894
8895 out_balanced:
8896         /*
8897          * We reach balance although we may have faced some affinity
8898          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
8899          * a chance to move and fix the imbalance.
8900          */
8901         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8902                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8903
8904                 if (*group_imbalance)
8905                         *group_imbalance = 0;
8906         }
8907
8908 out_all_pinned:
8909         /*
8910          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8911          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8912          * can try to migrate them.
8913          */
8914         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8915
8916         sd->nr_balance_failed = 0;
8917
8918 out_one_pinned:
8919         ld_moved = 0;
8920
8921         /*
8922          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
8923          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
8924          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
8925          * to avoid that.
8926          */
8927         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8928                 goto out;
8929
8930         /* tune up the balancing interval */
8931         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8932                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8933                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8934                 sd->balance_interval *= 2;
8935 out:
8936         return ld_moved;
8937 }
8938
8939 static inline unsigned long
8940 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8941 {
8942         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8943
8944         if (cpu_busy)
8945                 interval *= sd->busy_factor;
8946
8947         /* scale ms to jiffies */
8948         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8949         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8950
8951         return interval;
8952 }
8953
8954 static inline void
8955 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8956 {
8957         unsigned long interval, next;
8958
8959         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8960         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8961         next = sd->last_balance + interval;
8962
8963         if (time_after(*next_balance, next))
8964                 *next_balance = next;
8965 }
8966
8967 /*
8968  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
8969  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8970  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8971  * avoids physical / logical imbalances.
8972  */
8973 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8974 {
8975         struct rq *busiest_rq = data;
8976         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8977         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8978         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8979         struct sched_domain *sd;
8980         struct task_struct *p = NULL;
8981         struct rq_flags rf;
8982
8983         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8984         /*
8985          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
8986          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
8987          * inactive CPUs.
8988          */
8989         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
8990                 goto out_unlock;
8991
8992         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
8993         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8994                      !busiest_rq->active_balance))
8995                 goto out_unlock;
8996
8997         /* Is there any task to move? */
8998         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8999                 goto out_unlock;
9000
9001         /*
9002          * This condition is "impossible", if it occurs
9003          * we need to fix it. Originally reported by
9004          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9005          */
9006         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9007
9008         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9009         rcu_read_lock();
9010         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9011                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9012                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9013                                 break;
9014         }
9015
9016         if (likely(sd)) {
9017                 struct lb_env env = {
9018                         .sd             = sd,
9019                         .dst_cpu        = target_cpu,
9020                         .dst_rq         = target_rq,
9021                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9022                         .src_rq         = busiest_rq,
9023                         .idle           = CPU_IDLE,
9024                         /*
9025                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9026                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9027                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9028                          * about DST_PINNED.
9029                          */
9030                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9031                 };
9032
9033                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9034                 update_rq_clock(busiest_rq);
9035
9036                 p = detach_one_task(&env);
9037                 if (p) {
9038                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9039                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9040                         sd->nr_balance_failed = 0;
9041                 } else {
9042                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9043                 }
9044         }
9045         rcu_read_unlock();
9046 out_unlock:
9047         busiest_rq->active_balance = 0;
9048         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9049
9050         if (p)
9051                 attach_one_task(target_rq, p);
9052
9053         local_irq_enable();
9054
9055         return 0;
9056 }
9057
9058 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9059
9060 /*
9061  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9062  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9063  */
9064 void update_max_interval(void)
9065 {
9066         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9067 }
9068
9069 /*
9070  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9071  * and initiates a balancing operation if so.
9072  *
9073  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9074  */
9075 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9076 {
9077         int continue_balancing = 1;
9078         int cpu = rq->cpu;
9079         unsigned long interval;
9080         struct sched_domain *sd;
9081         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9082         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9083         int update_next_balance = 0;
9084         int need_serialize, need_decay = 0;
9085         u64 max_cost = 0;
9086
9087         rcu_read_lock();
9088         for_each_domain(cpu, sd) {
9089                 /*
9090                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9091                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9092                  */
9093                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9094                         sd->max_newidle_lb_cost =
9095                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9096                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9097                         need_decay = 1;
9098                 }
9099                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9100
9101                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9102                         continue;
9103
9104                 /*
9105                  * Stop the load balance at this level. There is another
9106                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9107                  * actively.
9108                  */
9109                 if (!continue_balancing) {
9110                         if (need_decay)
9111                                 continue;
9112                         break;
9113                 }
9114
9115                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9116
9117                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9118                 if (need_serialize) {
9119                         if (!spin_trylock(&balancing))
9120                                 goto out;
9121                 }
9122
9123                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9124                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9125                                 /*
9126                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9127                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9128                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9129                                  */
9130                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9131                         }
9132                         sd->last_balance = jiffies;
9133                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9134                 }
9135                 if (need_serialize)
9136                         spin_unlock(&balancing);
9137 out:
9138                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9139                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9140                         update_next_balance = 1;
9141                 }
9142         }
9143         if (need_decay) {
9144                 /*
9145                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9146                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9147                  */
9148                 rq->max_idle_balance_cost =
9149                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9150         }
9151         rcu_read_unlock();
9152
9153         /*
9154          * next_balance will be updated only when there is a need.
9155          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9156          * updated.
9157          */
9158         if (likely(update_next_balance)) {
9159                 rq->next_balance = next_balance;
9160
9161 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9162                 /*
9163                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9164                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9165                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9166                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9167                  * balance for itself and we need to update the
9168                  * nohz.next_balance accordingly.
9169                  */
9170                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9171                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9172 #endif
9173         }
9174 }
9175
9176 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9177 {
9178         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9179 }
9180
9181 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9182 /*
9183  * idle load balancing details
9184  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9185  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9186  *   load balancing for all the idle CPUs.
9187  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9188  *   anywhere yet.
9189  */
9190
9191 static inline int find_new_ilb(void)
9192 {
9193         int ilb;
9194
9195         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9196                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9197                 if (idle_cpu(ilb))
9198                         return ilb;
9199         }
9200
9201         return nr_cpu_ids;
9202 }
9203
9204 /*
9205  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9206  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9207  */
9208 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9209 {
9210         int ilb_cpu;
9211
9212         /*
9213          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
9214          * not if we only update stats.
9215          */
9216         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9217                 nohz.next_balance = jiffies+1;
9218
9219         ilb_cpu = find_new_ilb();
9220
9221         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9222                 return;
9223
9224         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9225         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9226                 return;
9227
9228         /*
9229          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9230          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9231          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9232          * will be run before returning from the IPI.
9233          */
9234         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9235 }
9236
9237 /*
9238  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9239  * of an idle cpu in the system.
9240  *   - This rq has more than one task.
9241  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9242  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9243  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9244  *     multiple busy cpu.
9245  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9246  *     domain span are idle.
9247  */
9248 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9249 {
9250         unsigned long now = jiffies;
9251         struct sched_domain_shared *sds;
9252         struct sched_domain *sd;
9253         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9254         unsigned int flags = 0;
9255
9256         if (unlikely(rq->idle_balance))
9257                 return;
9258
9259         /*
9260          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9261          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9262          */
9263         nohz_balance_exit_idle(rq);
9264
9265         /*
9266          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9267          * balancing.
9268          */
9269         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9270                 return;
9271
9272         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9273             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9274                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9275
9276         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9277                 goto out;
9278
9279         if (rq->nr_running >= 2) {
9280                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9281                 goto out;
9282         }
9283
9284         rcu_read_lock();
9285         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9286         if (sds) {
9287                 /*
9288                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9289                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9290                  */
9291                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9292                 if (nr_busy > 1) {
9293                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9294                         goto unlock;
9295                 }
9296
9297         }
9298
9299         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9300         if (sd) {
9301                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9302                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9303                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9304                         goto unlock;
9305                 }
9306         }
9307
9308         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9309         if (sd) {
9310                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9311                         if (i == cpu ||
9312                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9313                                 continue;
9314
9315                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9316                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9317                                 goto unlock;
9318                         }
9319                 }
9320         }
9321 unlock:
9322         rcu_read_unlock();
9323 out:
9324         if (flags)
9325                 kick_ilb(flags);
9326 }
9327
9328 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9329 {
9330         struct sched_domain *sd;
9331
9332         rcu_read_lock();
9333         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9334
9335         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9336                 goto unlock;
9337         sd->nohz_idle = 0;
9338
9339         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9340 unlock:
9341         rcu_read_unlock();
9342 }
9343
9344 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9345 {
9346         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9347
9348         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9349                 return;
9350
9351         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9352         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9353         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9354
9355         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9356 }
9357
9358 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9359 {
9360         struct sched_domain *sd;
9361
9362         rcu_read_lock();
9363         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9364
9365         if (!sd || sd->nohz_idle)
9366                 goto unlock;
9367         sd->nohz_idle = 1;
9368
9369         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9370 unlock:
9371         rcu_read_unlock();
9372 }
9373
9374 /*
9375  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9376  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9377  */
9378 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9379 {
9380         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9381
9382         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9383
9384         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9385         if (!cpu_active(cpu))
9386                 return;
9387
9388         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9389         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9390                 return;
9391
9392         /*
9393          * Can be set safely without rq->lock held
9394          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9395          * rq->lock is held during the check and the clear
9396          */
9397         rq->has_blocked_load = 1;
9398
9399         /*
9400          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9401          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9402          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9403          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9404          */
9405         if (rq->nohz_tick_stopped)
9406                 goto out;
9407
9408         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9409         if (on_null_domain(rq))
9410                 return;
9411
9412         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9413
9414         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9415         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9416
9417         /*
9418          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9419          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9420          * store.
9421          */
9422         smp_mb__after_atomic();
9423
9424         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9425
9426 out:
9427         /*
9428          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9429          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9430          */
9431         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9432 }
9433
9434 /*
9435  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9436  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9437  * tasks movement depending of flags.
9438  * The function returns false if the loop has stopped before running
9439  * through all idle CPUs.
9440  */
9441 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9442                                enum cpu_idle_type idle)
9443 {
9444         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9445         unsigned long now = jiffies;
9446         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9447         bool has_blocked_load = false;
9448         int update_next_balance = 0;
9449         int this_cpu = this_rq->cpu;
9450         int balance_cpu;
9451         int ret = false;
9452         struct rq *rq;
9453
9454         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9455
9456         /*
9457          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9458          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9459          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9460          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9461          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9462          * check the load of an idle cpu.
9463          */
9464         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9465
9466         /*
9467          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9468          * store from nohz_balance_enter_idle().
9469          */
9470         smp_mb();
9471
9472         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9473                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9474                         continue;
9475
9476                 /*
9477                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9478                  * work being done for other CPUs. Next load
9479                  * balancing owner will pick it up.
9480                  */
9481                 if (need_resched()) {
9482                         has_blocked_load = true;
9483                         goto abort;
9484                 }
9485
9486                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9487
9488                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9489
9490                 /*
9491                  * If time for next balance is due,
9492                  * do the balance.
9493                  */
9494                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9495                         struct rq_flags rf;
9496
9497                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9498                         update_rq_clock(rq);
9499                         cpu_load_update_idle(rq);
9500                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9501
9502                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9503                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9504                 }
9505
9506                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9507                         next_balance = rq->next_balance;
9508                         update_next_balance = 1;
9509                 }
9510         }
9511
9512         /*
9513          * next_balance will be updated only when there is a need.
9514          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9515          * updated.
9516          */
9517         if (likely(update_next_balance))
9518                 nohz.next_balance = next_balance;
9519
9520         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9521         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9522                 update_blocked_averages(this_cpu);
9523                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9524         }
9525
9526         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9527                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9528
9529         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9530                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9531
9532         /* The full idle balance loop has been done */
9533         ret = true;
9534
9535 abort:
9536         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9537         if (has_blocked_load)
9538                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9539
9540         return ret;
9541 }
9542
9543 /*
9544  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9545  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9546  */
9547 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9548 {
9549         int this_cpu = this_rq->cpu;
9550         unsigned int flags;
9551
9552         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9553                 return false;
9554
9555         if (idle != CPU_IDLE) {
9556                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9557                 return false;
9558         }
9559
9560         /*
9561          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9562          */
9563         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9564         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9565                 return false;
9566
9567         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9568
9569         return true;
9570 }
9571
9572 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9573 {
9574         int this_cpu = this_rq->cpu;
9575
9576         /*
9577          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9578          * housekeeping
9579          */
9580         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9581                 return;
9582
9583         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9584         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9585                 return;
9586
9587         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9588         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9589             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9590                 return;
9591
9592         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9593         /*
9594          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9595          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9596          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9597          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9598          */
9599         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9600                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9601         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9602 }
9603
9604 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9605 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9606
9607 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9608 {
9609         return false;
9610 }
9611
9612 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9613 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9614
9615 /*
9616  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9617  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9618  */
9619 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9620 {
9621         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9622         int this_cpu = this_rq->cpu;
9623         struct sched_domain *sd;
9624         int pulled_task = 0;
9625         u64 curr_cost = 0;
9626
9627         /*
9628          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9629          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9630          */
9631         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9632
9633         /*
9634          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9635          */
9636         if (!cpu_active(this_cpu))
9637                 return 0;
9638
9639         /*
9640          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9641          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9642          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9643          * re-start the picking loop.
9644          */
9645         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9646
9647         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9648             !this_rq->rd->overload) {
9649
9650                 rcu_read_lock();
9651                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9652                 if (sd)
9653                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9654                 rcu_read_unlock();
9655
9656                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9657
9658                 goto out;
9659         }
9660
9661         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9662
9663         update_blocked_averages(this_cpu);
9664         rcu_read_lock();
9665         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9666                 int continue_balancing = 1;
9667                 u64 t0, domain_cost;
9668
9669                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9670                         continue;
9671
9672                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9673                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9674                         break;
9675                 }
9676
9677                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9678                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9679
9680                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9681                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9682                                                    &continue_balancing);
9683
9684                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9685                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9686                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9687
9688                         curr_cost += domain_cost;
9689                 }
9690
9691                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9692
9693                 /*
9694                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9695                  * now runnable tasks on this rq.
9696                  */
9697                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9698                         break;
9699         }
9700         rcu_read_unlock();
9701
9702         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9703
9704         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9705                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9706
9707 out:
9708         /*
9709          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9710          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9711          * pretend we pulled a task.
9712          */
9713         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9714                 pulled_task = 1;
9715
9716         /* Move the next balance forward */
9717         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9718                 this_rq->next_balance = next_balance;
9719
9720         /* Is there a task of a high priority class? */
9721         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9722                 pulled_task = -1;
9723
9724         if (pulled_task)
9725                 this_rq->idle_stamp = 0;
9726
9727         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9728
9729         return pulled_task;
9730 }
9731
9732 /*
9733  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9734  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9735  */
9736 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9737 {
9738         struct rq *this_rq = this_rq();
9739         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9740                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9741
9742         /*
9743          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9744          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9745          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9746          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9747          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9748          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9749          */
9750         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9751                 return;
9752
9753         /* normal load balance */
9754         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9755         rebalance_domains(this_rq, idle);
9756 }
9757
9758 /*
9759  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9760  */
9761 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9762 {
9763         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9764         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9765                 return;
9766
9767         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9768                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9769
9770         nohz_balancer_kick(rq);
9771 }
9772
9773 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9774 {
9775         update_sysctl();
9776
9777         update_runtime_enabled(rq);
9778 }
9779
9780 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9781 {
9782         update_sysctl();
9783
9784         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9785         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9786 }
9787
9788 #endif /* CONFIG_SMP */
9789
9790 /*
9791  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9792  *
9793  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9794  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9795  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9796  * parameters.
9797  */
9798 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9799 {
9800         struct cfs_rq *cfs_rq;
9801         struct sched_entity *se = &curr->se;
9802
9803         for_each_sched_entity(se) {
9804                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9805                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9806         }
9807
9808         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9809                 task_tick_numa(rq, curr);
9810 }
9811
9812 /*
9813  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9814  *  - child not yet on the tasklist
9815  *  - preemption disabled
9816  */
9817 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9818 {
9819         struct cfs_rq *cfs_rq;
9820         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9821         struct rq *rq = this_rq();
9822         struct rq_flags rf;
9823
9824         rq_lock(rq, &rf);
9825         update_rq_clock(rq);
9826
9827         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9828         curr = cfs_rq->curr;
9829         if (curr) {
9830                 update_curr(cfs_rq);
9831                 se->vruntime = curr->vruntime;
9832         }
9833         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9834
9835         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9836                 /*
9837                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9838                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9839                  */
9840                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9841                 resched_curr(rq);
9842         }
9843
9844         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9845         rq_unlock(rq, &rf);
9846 }
9847
9848 /*
9849  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9850  * the current task.
9851  */
9852 static void
9853 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9854 {
9855         if (!task_on_rq_queued(p))
9856                 return;
9857
9858         /*
9859          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9860          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9861          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9862          */
9863         if (rq->curr == p) {
9864                 if (p->prio > oldprio)
9865                         resched_curr(rq);
9866         } else
9867                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9868 }
9869
9870 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9871 {
9872         struct sched_entity *se = &p->se;
9873
9874         /*
9875          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9876          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9877          * vruntime.
9878          */
9879         if (p->on_rq)
9880                 return true;
9881
9882         /*
9883          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9884          * But there are some cases where it has already been normalized:
9885          *
9886          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9887          *   wake_up_new_task().
9888          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9889          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9890          */
9891         if (!se->sum_exec_runtime ||
9892             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9893                 return true;
9894
9895         return false;
9896 }
9897
9898 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9899 /*
9900  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9901  * visible to the root
9902  */
9903 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9904 {
9905         struct cfs_rq *cfs_rq;
9906
9907         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
9908
9909         /* Start to propagate at parent */
9910         se = se->parent;
9911
9912         for_each_sched_entity(se) {
9913                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9914
9915                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
9916                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9917                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9918                         continue;
9919                 }
9920
9921                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
9922                         break;
9923         }
9924 }
9925 #else
9926 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9927 #endif
9928
9929 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9930 {
9931         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9932
9933         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9934         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9935         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9936         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9937         propagate_entity_cfs_rq(se);
9938 }
9939
9940 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9941 {
9942         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9943
9944 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9945         /*
9946          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9947          * class maintain depth value), reset depth properly.
9948          */
9949         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9950 #endif
9951
9952         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9953         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9954         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9955         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9956         propagate_entity_cfs_rq(se);
9957 }
9958
9959 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9960 {
9961         struct sched_entity *se = &p->se;
9962         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9963
9964         if (!vruntime_normalized(p)) {
9965                 /*
9966                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9967                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9968                  */
9969                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9970                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9971         }
9972
9973         detach_entity_cfs_rq(se);
9974 }
9975
9976 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9977 {
9978         struct sched_entity *se = &p->se;
9979         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9980
9981         attach_entity_cfs_rq(se);
9982
9983         if (!vruntime_normalized(p))
9984                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9985 }
9986
9987 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9988 {
9989         detach_task_cfs_rq(p);
9990 }
9991
9992 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9993 {
9994         attach_task_cfs_rq(p);
9995
9996         if (task_on_rq_queued(p)) {
9997                 /*
9998                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9999                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10000                  * if we can still preempt the current task.
10001                  */
10002                 if (rq->curr == p)
10003                         resched_curr(rq);
10004                 else
10005                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10006         }
10007 }
10008
10009 /* Account for a task changing its policy or group.
10010  *
10011  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10012  * migrates between groups/classes.
10013  */
10014 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10015 {
10016         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10017
10018         for_each_sched_entity(se) {
10019                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10020
10021                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10022                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10023                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10024         }
10025 }
10026
10027 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10028 {
10029         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10030         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10031 #ifndef CONFIG_64BIT
10032         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10033 #endif
10034 #ifdef CONFIG_SMP
10035         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10036 #endif
10037 }
10038
10039 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10040 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10041 {
10042         struct sched_entity *se = &p->se;
10043
10044         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10045         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10046 }
10047
10048 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10049 {
10050         detach_task_cfs_rq(p);
10051         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10052
10053 #ifdef CONFIG_SMP
10054         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10055         p->se.avg.last_update_time = 0;
10056 #endif
10057         attach_task_cfs_rq(p);
10058 }
10059
10060 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10061 {
10062         switch (type) {
10063         case TASK_SET_GROUP:
10064                 task_set_group_fair(p);
10065                 break;
10066
10067         case TASK_MOVE_GROUP:
10068                 task_move_group_fair(p);
10069                 break;
10070         }
10071 }
10072
10073 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10074 {
10075         int i;
10076
10077         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10078
10079         for_each_possible_cpu(i) {
10080                 if (tg->cfs_rq)
10081                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10082                 if (tg->se)
10083                         kfree(tg->se[i]);
10084         }
10085
10086         kfree(tg->cfs_rq);
10087         kfree(tg->se);
10088 }
10089
10090 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10091 {
10092         struct sched_entity *se;
10093         struct cfs_rq *cfs_rq;
10094         int i;
10095
10096         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10097         if (!tg->cfs_rq)
10098                 goto err;
10099         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10100         if (!tg->se)
10101                 goto err;
10102
10103         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10104
10105         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10106
10107         for_each_possible_cpu(i) {
10108                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10109                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10110                 if (!cfs_rq)
10111                         goto err;
10112
10113                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10114                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10115                 if (!se)
10116                         goto err_free_rq;
10117
10118                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10119                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10120                 init_entity_runnable_average(se);
10121         }
10122
10123         return 1;
10124
10125 err_free_rq:
10126         kfree(cfs_rq);
10127 err:
10128         return 0;
10129 }
10130
10131 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10132 {
10133         struct sched_entity *se;
10134         struct rq_flags rf;
10135         struct rq *rq;
10136         int i;
10137
10138         for_each_possible_cpu(i) {
10139                 rq = cpu_rq(i);
10140                 se = tg->se[i];
10141                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10142                 update_rq_clock(rq);
10143                 attach_entity_cfs_rq(se);
10144                 sync_throttle(tg, i);
10145                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10146         }
10147 }
10148
10149 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10150 {
10151         unsigned long flags;
10152         struct rq *rq;
10153         int cpu;
10154
10155         for_each_possible_cpu(cpu) {
10156                 if (tg->se[cpu])
10157                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10158
10159                 /*
10160                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10161                  * check on_list without danger of it being re-added.
10162                  */
10163                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10164                         continue;
10165
10166                 rq = cpu_rq(cpu);
10167
10168                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10169                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10170                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10171         }
10172 }
10173
10174 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10175                         struct sched_entity *se, int cpu,
10176                         struct sched_entity *parent)
10177 {
10178         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10179
10180         cfs_rq->tg = tg;
10181         cfs_rq->rq = rq;
10182         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10183
10184         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10185         tg->se[cpu] = se;
10186
10187         /* se could be NULL for root_task_group */
10188         if (!se)
10189                 return;
10190
10191         if (!parent) {
10192                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10193                 se->depth = 0;
10194         } else {
10195                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10196                 se->depth = parent->depth + 1;
10197         }
10198
10199         se->my_q = cfs_rq;
10200         /* guarantee group entities always have weight */
10201         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10202         se->parent = parent;
10203 }
10204
10205 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10206
10207 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10208 {
10209         int i;
10210
10211         /*
10212          * We can't change the weight of the root cgroup.
10213          */
10214         if (!tg->se[0])
10215                 return -EINVAL;
10216
10217         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10218
10219         mutex_lock(&shares_mutex);
10220         if (tg->shares == shares)
10221                 goto done;
10222
10223         tg->shares = shares;
10224         for_each_possible_cpu(i) {
10225                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10226                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10227                 struct rq_flags rf;
10228
10229                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10230                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10231                 update_rq_clock(rq);
10232                 for_each_sched_entity(se) {
10233                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10234                         update_cfs_group(se);
10235                 }
10236                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10237         }
10238
10239 done:
10240         mutex_unlock(&shares_mutex);
10241         return 0;
10242 }
10243 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10244
10245 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10246
10247 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10248 {
10249         return 1;
10250 }
10251
10252 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10253
10254 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10255
10256 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10257
10258
10259 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10260 {
10261         struct sched_entity *se = &task->se;
10262         unsigned int rr_interval = 0;
10263
10264         /*
10265          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10266          * idle runqueue:
10267          */
10268         if (rq->cfs.load.weight)
10269                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10270
10271         return rr_interval;
10272 }
10273
10274 /*
10275  * All the scheduling class methods:
10276  */
10277 const struct sched_class fair_sched_class = {
10278         .next                   = &idle_sched_class,
10279         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10280         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10281         .yield_task             = yield_task_fair,
10282         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10283
10284         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10285
10286         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10287         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10288
10289 #ifdef CONFIG_SMP
10290         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10291         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10292
10293         .rq_online              = rq_online_fair,
10294         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10295
10296         .task_dead              = task_dead_fair,
10297         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10298 #endif
10299
10300         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10301         .task_tick              = task_tick_fair,
10302         .task_fork              = task_fork_fair,
10303
10304         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10305         .switched_from          = switched_from_fair,
10306         .switched_to            = switched_to_fair,
10307
10308         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10309
10310         .update_curr            = update_curr_fair,
10311
10312 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10313         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10314 #endif
10315 };
10316
10317 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10318 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10319 {
10320         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10321
10322         rcu_read_lock();
10323         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10324                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10325         rcu_read_unlock();
10326 }
10327
10328 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10329 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10330 {
10331         int node;
10332         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10333         struct numa_group *ng;
10334
10335         rcu_read_lock();
10336         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
10337         for_each_online_node(node) {
10338                 if (p->numa_faults) {
10339                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10340                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10341                 }
10342                 if (ng) {
10343                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10344                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10345                 }
10346                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10347         }
10348         rcu_read_unlock();
10349 }
10350 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10351 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10352
10353 __init void init_sched_fair_class(void)
10354 {
10355 #ifdef CONFIG_SMP
10356         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10357
10358 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10359         nohz.next_balance = jiffies;
10360         nohz.next_blocked = jiffies;
10361         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10362 #endif
10363 #endif /* SMP */
10364
10365 }