]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
f44da9b491ffcdd7197eb4a9b1b851b388b2652b
[linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 static unsigned int normalized_sysctl_sched_latency     = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity                       = 750000ULL;
62 static unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity     = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity                    = 1000000UL;
85 static unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity  = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97
98 /*
99  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
100  * util * margin < capacity * 1024
101  *
102  * (default: ~20%)
103  */
104 static unsigned int capacity_margin                     = 1280;
105 #endif
106
107 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
108 /*
109  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
110  * each time a cfs_rq requests quota.
111  *
112  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
113  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
114  * we will always only issue the remaining available time.
115  *
116  * (default: 5 msec, units: microseconds)
117  */
118 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
119 #endif
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
252 {
253         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
254         return container_of(se, struct task_struct, se);
255 }
256
257 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
258 #define for_each_sched_entity(se) \
259                 for (; se; se = se->parent)
260
261 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
262 {
263         return p->se.cfs_rq;
264 }
265
266 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
267 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
268 {
269         return se->cfs_rq;
270 }
271
272 /* runqueue "owned" by this group */
273 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
274 {
275         return grp->my_q;
276 }
277
278 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
279 {
280         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
281         int cpu = cpu_of(rq);
282
283         if (cfs_rq->on_list)
284                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
285
286         cfs_rq->on_list = 1;
287
288         /*
289          * Ensure we either appear before our parent (if already
290          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
291          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
292          * reduces this to two cases and a special case for the root
293          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
294          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
295          * to a tree or when we reach the top of the tree
296          */
297         if (cfs_rq->tg->parent &&
298             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
299                 /*
300                  * If parent is already on the list, we add the child
301                  * just before. Thanks to circular linked property of
302                  * the list, this means to put the child at the tail
303                  * of the list that starts by parent.
304                  */
305                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
306                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
307                 /*
308                  * The branch is now connected to its tree so we can
309                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
310                  * list.
311                  */
312                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
313                 return true;
314         }
315
316         if (!cfs_rq->tg->parent) {
317                 /*
318                  * cfs rq without parent should be put
319                  * at the tail of the list.
320                  */
321                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
322                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
323                 /*
324                  * We have reach the top of a tree so we can reset
325                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
326                  */
327                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
328                 return true;
329         }
330
331         /*
332          * The parent has not already been added so we want to
333          * make sure that it will be put after us.
334          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
335          * where we will add parent.
336          */
337         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
338         /*
339          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
340          * of the branch
341          */
342         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
343         return false;
344 }
345
346 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
347 {
348         if (cfs_rq->on_list) {
349                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
350
351                 /*
352                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
353                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
354                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
355                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
356                  * at the end of the enqueue.
357                  */
358                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
359                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
360
361                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
362                 cfs_rq->on_list = 0;
363         }
364 }
365
366 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
367 {
368         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 #define for_each_sched_entity(se) \
431                 for (; se; se = NULL)
432
433 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
434 {
435         return &task_rq(p)->cfs;
436 }
437
438 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
439 {
440         struct task_struct *p = task_of(se);
441         struct rq *rq = task_rq(p);
442
443         return &rq->cfs;
444 }
445
446 /* runqueue "owned" by this group */
447 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
448 {
449         return NULL;
450 }
451
452 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
453 {
454         return true;
455 }
456
457 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459 }
460
461 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
462 {
463 }
464
465 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
466                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
467
468 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
469 {
470         return NULL;
471 }
472
473 static inline void
474 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
475 {
476 }
477
478 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
479
480 static __always_inline
481 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
482
483 /**************************************************************
484  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
485  */
486
487 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
488 {
489         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
490         if (delta > 0)
491                 max_vruntime = vruntime;
492
493         return max_vruntime;
494 }
495
496 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
497 {
498         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
499         if (delta < 0)
500                 min_vruntime = vruntime;
501
502         return min_vruntime;
503 }
504
505 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
506                                 struct sched_entity *b)
507 {
508         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
509 }
510
511 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
512 {
513         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
514         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (leftmost) { /* non-empty tree */
526                 struct sched_entity *se;
527                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
528
529                 if (!curr)
530                         vruntime = se->vruntime;
531                 else
532                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
533         }
534
535         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
536         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
537 #ifndef CONFIG_64BIT
538         smp_wmb();
539         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
540 #endif
541 }
542
543 /*
544  * Enqueue an entity into the rb-tree:
545  */
546 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
547 {
548         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
549         struct rb_node *parent = NULL;
550         struct sched_entity *entry;
551         bool leftmost = true;
552
553         /*
554          * Find the right place in the rbtree:
555          */
556         while (*link) {
557                 parent = *link;
558                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
559                 /*
560                  * We dont care about collisions. Nodes with
561                  * the same key stay together.
562                  */
563                 if (entity_before(se, entry)) {
564                         link = &parent->rb_left;
565                 } else {
566                         link = &parent->rb_right;
567                         leftmost = false;
568                 }
569         }
570
571         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
572         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
573                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
574 }
575
576 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
577 {
578         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
579 }
580
581 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
582 {
583         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
584
585         if (!left)
586                 return NULL;
587
588         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
589 }
590
591 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
592 {
593         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
594
595         if (!next)
596                 return NULL;
597
598         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
602 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
603 {
604         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
605
606         if (!last)
607                 return NULL;
608
609         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
610 }
611
612 /**************************************************************
613  * Scheduling class statistics methods:
614  */
615
616 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
617                 void __user *buffer, size_t *lenp,
618                 loff_t *ppos)
619 {
620         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
621         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
622
623         if (ret || !write)
624                 return ret;
625
626         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
627                                         sysctl_sched_min_granularity);
628
629 #define WRT_SYSCTL(name) \
630         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
631         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
632         WRT_SYSCTL(sched_latency);
633         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
634 #undef WRT_SYSCTL
635
636         return 0;
637 }
638 #endif
639
640 /*
641  * delta /= w
642  */
643 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
644 {
645         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
646                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
647
648         return delta;
649 }
650
651 /*
652  * The idea is to set a period in which each task runs once.
653  *
654  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
655  * this period because otherwise the slices get too small.
656  *
657  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
658  */
659 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
660 {
661         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
662                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
663         else
664                 return sysctl_sched_latency;
665 }
666
667 /*
668  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
669  * proportional to the weight.
670  *
671  * s = p*P[w/rw]
672  */
673 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
674 {
675         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
676
677         for_each_sched_entity(se) {
678                 struct load_weight *load;
679                 struct load_weight lw;
680
681                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
682                 load = &cfs_rq->load;
683
684                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
685                         lw = cfs_rq->load;
686
687                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
688                         load = &lw;
689                 }
690                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
691         }
692         return slice;
693 }
694
695 /*
696  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
697  *
698  * vs = s/w
699  */
700 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
701 {
702         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
703 }
704
705 #include "pelt.h"
706 #ifdef CONFIG_SMP
707
708 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
709 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
710 static unsigned long capacity_of(int cpu);
711
712 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
713 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
714 {
715         struct sched_avg *sa = &se->avg;
716
717         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
718
719         /*
720          * Tasks are initialized with full load to be seen as heavy tasks until
721          * they get a chance to stabilize to their real load level.
722          * Group entities are initialized with zero load to reflect the fact that
723          * nothing has been attached to the task group yet.
724          */
725         if (entity_is_task(se))
726                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
727
728         se->runnable_weight = se->load.weight;
729
730         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
731 }
732
733 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
734 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
735
736 /*
737  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
738  * based on the cfs_rq's current util_avg:
739  *
740  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
741  *
742  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
743  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
744  * as when the series is a harmonic series.
745  *
746  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
747  * only 1/2 of the left utilization budget:
748  *
749  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
750  *
751  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
752  *
753  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
754  * the beginning would be like:
755  *
756  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
757  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
758  *
759  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
760  * if util_avg > util_avg_cap.
761  */
762 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
763 {
764         struct sched_entity *se = &p->se;
765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
766         struct sched_avg *sa = &se->avg;
767         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
768         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
769
770         if (cap > 0) {
771                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
772                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
773                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
774
775                         if (sa->util_avg > cap)
776                                 sa->util_avg = cap;
777                 } else {
778                         sa->util_avg = cap;
779                 }
780         }
781
782         if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
783                 /*
784                  * For !fair tasks do:
785                  *
786                 update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
787                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
788                 switched_from_fair(rq, p);
789                  *
790                  * such that the next switched_to_fair() has the
791                  * expected state.
792                  */
793                 se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
794                 return;
795         }
796
797         attach_entity_cfs_rq(se);
798 }
799
800 #else /* !CONFIG_SMP */
801 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
802 {
803 }
804 void post_init_entity_util_avg(struct task_struct *p)
805 {
806 }
807 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
808 {
809 }
810 #endif /* CONFIG_SMP */
811
812 /*
813  * Update the current task's runtime statistics.
814  */
815 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
816 {
817         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
818         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
819         u64 delta_exec;
820
821         if (unlikely(!curr))
822                 return;
823
824         delta_exec = now - curr->exec_start;
825         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
826                 return;
827
828         curr->exec_start = now;
829
830         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
831                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
832
833         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
834         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
835
836         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
837         update_min_vruntime(cfs_rq);
838
839         if (entity_is_task(curr)) {
840                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
841
842                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
843                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
844                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
845         }
846
847         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
848 }
849
850 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
851 {
852         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
853 }
854
855 static inline void
856 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
857 {
858         u64 wait_start, prev_wait_start;
859
860         if (!schedstat_enabled())
861                 return;
862
863         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
864         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
865
866         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
867             likely(wait_start > prev_wait_start))
868                 wait_start -= prev_wait_start;
869
870         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876         struct task_struct *p;
877         u64 delta;
878
879         if (!schedstat_enabled())
880                 return;
881
882         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
883
884         if (entity_is_task(se)) {
885                 p = task_of(se);
886                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
887                         /*
888                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
889                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
890                          * prior to migration.
891                          */
892                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
893                         return;
894                 }
895                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
896         }
897
898         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
899                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
900         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
901         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
902         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
903 }
904
905 static inline void
906 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
907 {
908         struct task_struct *tsk = NULL;
909         u64 sleep_start, block_start;
910
911         if (!schedstat_enabled())
912                 return;
913
914         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
915         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
916
917         if (entity_is_task(se))
918                 tsk = task_of(se);
919
920         if (sleep_start) {
921                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
922
923                 if ((s64)delta < 0)
924                         delta = 0;
925
926                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
927                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
928
929                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
930                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
931
932                 if (tsk) {
933                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
934                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
935                 }
936         }
937         if (block_start) {
938                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
939
940                 if ((s64)delta < 0)
941                         delta = 0;
942
943                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
944                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
945
946                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
947                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
948
949                 if (tsk) {
950                         if (tsk->in_iowait) {
951                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
952                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
953                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
954                         }
955
956                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
957
958                         /*
959                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
960                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
961                          * amount of time that the task spent sleeping:
962                          */
963                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
964                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
965                                                 (void *)get_wchan(tsk),
966                                                 delta >> 20);
967                         }
968                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
969                 }
970         }
971 }
972
973 /*
974  * Task is being enqueued - update stats:
975  */
976 static inline void
977 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
978 {
979         if (!schedstat_enabled())
980                 return;
981
982         /*
983          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
984          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
985          */
986         if (se != cfs_rq->curr)
987                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
988
989         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
990                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
991 }
992
993 static inline void
994 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
995 {
996
997         if (!schedstat_enabled())
998                 return;
999
1000         /*
1001          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1002          * waiting task:
1003          */
1004         if (se != cfs_rq->curr)
1005                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1006
1007         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1008                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1009
1010                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1011                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1012                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1013                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1014                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1015                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1016         }
1017 }
1018
1019 /*
1020  * We are picking a new current task - update its stats:
1021  */
1022 static inline void
1023 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1024 {
1025         /*
1026          * We are starting a new run period:
1027          */
1028         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1029 }
1030
1031 /**************************************************
1032  * Scheduling class queueing methods:
1033  */
1034
1035 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1036 /*
1037  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1038  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1039  * numa_balancing_scan_size.
1040  */
1041 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1042 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1043
1044 /* Portion of address space to scan in MB */
1045 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1046
1047 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1048 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1049
1050 struct numa_group {
1051         refcount_t refcount;
1052
1053         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1054         int nr_tasks;
1055         pid_t gid;
1056         int active_nodes;
1057
1058         struct rcu_head rcu;
1059         unsigned long total_faults;
1060         unsigned long max_faults_cpu;
1061         /*
1062          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1063          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1064          * more by CPU use than by memory faults.
1065          */
1066         unsigned long *faults_cpu;
1067         unsigned long faults[0];
1068 };
1069
1070 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1071 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1072
1073 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1074 {
1075         unsigned long rss = 0;
1076         unsigned long nr_scan_pages;
1077
1078         /*
1079          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1080          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1081          * on resident pages
1082          */
1083         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1084         rss = get_mm_rss(p->mm);
1085         if (!rss)
1086                 rss = nr_scan_pages;
1087
1088         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1089         return rss / nr_scan_pages;
1090 }
1091
1092 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1093 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1094
1095 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1096 {
1097         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1098         unsigned int scan, floor;
1099         unsigned int windows = 1;
1100
1101         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1102                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1103         floor = 1000 / windows;
1104
1105         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1106         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1107 }
1108
1109 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1110 {
1111         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1112         unsigned long period = smin;
1113
1114         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1115         if (p->numa_group) {
1116                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1117                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1118                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1119
1120                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1121                 period *= shared + 1;
1122                 period /= private + shared + 1;
1123         }
1124
1125         return max(smin, period);
1126 }
1127
1128 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1129 {
1130         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1131         unsigned long smax;
1132
1133         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1134         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1135
1136         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1137         if (p->numa_group) {
1138                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1139                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1140                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1141                 unsigned long period = smax;
1142
1143                 period *= refcount_read(&ng->refcount);
1144                 period *= shared + 1;
1145                 period /= private + shared + 1;
1146
1147                 smax = max(smax, period);
1148         }
1149
1150         return max(smin, smax);
1151 }
1152
1153 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1154 {
1155         int mm_users = 0;
1156         struct mm_struct *mm = p->mm;
1157
1158         if (mm) {
1159                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1160                 if (mm_users == 1) {
1161                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1162                         mm->numa_scan_seq = 0;
1163                 }
1164         }
1165         p->node_stamp                   = 0;
1166         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1167         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1168         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1169         p->numa_faults                  = NULL;
1170         p->numa_group                   = NULL;
1171         p->last_task_numa_placement     = 0;
1172         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1173
1174         /* New address space, reset the preferred nid */
1175         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1176                 p->numa_preferred_nid = -1;
1177                 return;
1178         }
1179
1180         /*
1181          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1182          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1183          */
1184         if (mm) {
1185                 unsigned int delay;
1186
1187                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1188                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1189                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1190                 p->node_stamp = delay;
1191         }
1192 }
1193
1194 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1195 {
1196         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1197         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1198 }
1199
1200 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1201 {
1202         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1203         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1204 }
1205
1206 /* Shared or private faults. */
1207 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1208
1209 /* Memory and CPU locality */
1210 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1211
1212 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1213 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1214
1215 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1216 {
1217         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1222  * occupy the first half of the array. The second half of the
1223  * array is for current counters, which are averaged into the
1224  * first set by task_numa_placement.
1225  */
1226 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1227 {
1228         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1229 }
1230
1231 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1232 {
1233         if (!p->numa_faults)
1234                 return 0;
1235
1236         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1237                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1238 }
1239
1240 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1241 {
1242         if (!p->numa_group)
1243                 return 0;
1244
1245         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1246                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1250 {
1251         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1252                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1256 {
1257         unsigned long faults = 0;
1258         int node;
1259
1260         for_each_online_node(node) {
1261                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1262         }
1263
1264         return faults;
1265 }
1266
1267 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1268 {
1269         unsigned long faults = 0;
1270         int node;
1271
1272         for_each_online_node(node) {
1273                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1274         }
1275
1276         return faults;
1277 }
1278
1279 /*
1280  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1281  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1282  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1283  */
1284 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1285
1286 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1287 {
1288         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1289 }
1290
1291 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1292 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1293                                         int maxdist, bool task)
1294 {
1295         unsigned long score = 0;
1296         int node;
1297
1298         /*
1299          * All nodes are directly connected, and the same distance
1300          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1301          */
1302         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1303                 return 0;
1304
1305         /*
1306          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1307          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1308          */
1309         for_each_online_node(node) {
1310                 unsigned long faults;
1311                 int dist = node_distance(nid, node);
1312
1313                 /*
1314                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1315                  * for placement; nid was already counted.
1316                  */
1317                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1318                         continue;
1319
1320                 /*
1321                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1322                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1323                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1324                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1325                  * of each group. Skip other nodes.
1326                  */
1327                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1328                                         dist >= maxdist)
1329                         continue;
1330
1331                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1332                 if (task)
1333                         faults = task_faults(p, node);
1334                 else
1335                         faults = group_faults(p, node);
1336
1337                 /*
1338                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1339                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1340                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1341                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1342                  * The further away a node is, the less the faults count.
1343                  * This seems to result in good task placement.
1344                  */
1345                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1346                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1347                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1348                 }
1349
1350                 score += faults;
1351         }
1352
1353         return score;
1354 }
1355
1356 /*
1357  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1358  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1359  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1360  * evenly spread out between numa nodes.
1361  */
1362 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1363                                         int dist)
1364 {
1365         unsigned long faults, total_faults;
1366
1367         if (!p->numa_faults)
1368                 return 0;
1369
1370         total_faults = p->total_numa_faults;
1371
1372         if (!total_faults)
1373                 return 0;
1374
1375         faults = task_faults(p, nid);
1376         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1377
1378         return 1000 * faults / total_faults;
1379 }
1380
1381 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1382                                          int dist)
1383 {
1384         unsigned long faults, total_faults;
1385
1386         if (!p->numa_group)
1387                 return 0;
1388
1389         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1390
1391         if (!total_faults)
1392                 return 0;
1393
1394         faults = group_faults(p, nid);
1395         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1396
1397         return 1000 * faults / total_faults;
1398 }
1399
1400 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1401                                 int src_nid, int dst_cpu)
1402 {
1403         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1404         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1405         int last_cpupid, this_cpupid;
1406
1407         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1408         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1409
1410         /*
1411          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1412          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1413          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1414          * executed below.
1415          */
1416         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1417             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1418                 return true;
1419
1420         /*
1421          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1422          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1423          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1424          *
1425          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1426          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1427          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1428          *
1429          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1430          * same result twice in a row, given these samples are fully
1431          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1432          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1433          *
1434          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1435          * act on an unlikely task<->page relation.
1436          */
1437         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1438                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1439                 return false;
1440
1441         /* Always allow migrate on private faults */
1442         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1443                 return true;
1444
1445         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1446         if (!ng)
1447                 return true;
1448
1449         /*
1450          * Destination node is much more heavily used than the source
1451          * node? Allow migration.
1452          */
1453         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1454                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1455                 return true;
1456
1457         /*
1458          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1459          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1460          *
1461          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1462          * --------------- * - > ---------------
1463          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1464          */
1465         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1466                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1467 }
1468
1469 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1470 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1471 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1472
1473 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1474 struct numa_stats {
1475         unsigned long load;
1476
1477         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1478         unsigned long compute_capacity;
1479 };
1480
1481 /*
1482  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1483  */
1484 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1485 {
1486         int cpu;
1487
1488         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1489         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1490                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1491
1492                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1493                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1494         }
1495
1496 }
1497
1498 struct task_numa_env {
1499         struct task_struct *p;
1500
1501         int src_cpu, src_nid;
1502         int dst_cpu, dst_nid;
1503
1504         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1505
1506         int imbalance_pct;
1507         int dist;
1508
1509         struct task_struct *best_task;
1510         long best_imp;
1511         int best_cpu;
1512 };
1513
1514 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1515                              struct task_struct *p, long imp)
1516 {
1517         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1518
1519         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1520         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1521                 return;
1522
1523         /*
1524          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1525          * found a better CPU to move/swap.
1526          */
1527         if (env->best_cpu != -1) {
1528                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1529                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1530         }
1531
1532         if (env->best_task)
1533                 put_task_struct(env->best_task);
1534         if (p)
1535                 get_task_struct(p);
1536
1537         env->best_task = p;
1538         env->best_imp = imp;
1539         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1540 }
1541
1542 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1543                                 struct task_numa_env *env)
1544 {
1545         long imb, old_imb;
1546         long orig_src_load, orig_dst_load;
1547         long src_capacity, dst_capacity;
1548
1549         /*
1550          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1551          *
1552          * src_load        dst_load
1553          * ------------ vs ---------
1554          * src_capacity    dst_capacity
1555          */
1556         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1557         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1558
1559         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1560
1561         orig_src_load = env->src_stats.load;
1562         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1563
1564         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1565
1566         /* Would this change make things worse? */
1567         return (imb > old_imb);
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1572  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1573  * Used to deter task migration.
1574  */
1575 #define SMALLIMP        30
1576
1577 /*
1578  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1579  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1580  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1581  * be exchanged with the source task
1582  */
1583 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1584                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1585 {
1586         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1587         struct task_struct *cur;
1588         long src_load, dst_load;
1589         long load;
1590         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1591         long moveimp = imp;
1592         int dist = env->dist;
1593
1594         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1595                 return;
1596
1597         rcu_read_lock();
1598         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1599         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1600                 cur = NULL;
1601
1602         /*
1603          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1604          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1605          */
1606         if (cur == env->p)
1607                 goto unlock;
1608
1609         if (!cur) {
1610                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1611                         goto assign;
1612                 else
1613                         goto unlock;
1614         }
1615
1616         /*
1617          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1618          * source and destination node. Calculate the total differential for
1619          * the source task and potential destination task. The more negative
1620          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1621          * be incurred if the tasks were swapped.
1622          */
1623         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1624         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1625                 goto unlock;
1626
1627         /*
1628          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1629          * in any group then look only at task weights.
1630          */
1631         if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1632                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1633                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1634                 /*
1635                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1636                  * tasks within a group over tiny differences.
1637                  */
1638                 if (cur->numa_group)
1639                         imp -= imp / 16;
1640         } else {
1641                 /*
1642                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1643                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1644                  */
1645                 if (cur->numa_group && env->p->numa_group)
1646                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1647                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1648                 else
1649                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1650                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1651         }
1652
1653         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1654                 imp = moveimp;
1655                 cur = NULL;
1656                 goto assign;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1661          * task migration might only result in ping pong
1662          * of tasks and also hurt performance due to cache
1663          * misses.
1664          */
1665         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1666                 goto unlock;
1667
1668         /*
1669          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1670          */
1671         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1672         if (!load)
1673                 goto assign;
1674
1675         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1676         src_load = env->src_stats.load - load;
1677
1678         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1679                 goto unlock;
1680
1681 assign:
1682         /*
1683          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1684          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1685          */
1686         if (!cur) {
1687                 /*
1688                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1689                  * can be used from IRQ context.
1690                  */
1691                 local_irq_disable();
1692                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1693                                                    env->dst_cpu);
1694                 local_irq_enable();
1695         }
1696
1697         task_numa_assign(env, cur, imp);
1698 unlock:
1699         rcu_read_unlock();
1700 }
1701
1702 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1703                                 long taskimp, long groupimp)
1704 {
1705         long src_load, dst_load, load;
1706         bool maymove = false;
1707         int cpu;
1708
1709         load = task_h_load(env->p);
1710         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1711         src_load = env->src_stats.load - load;
1712
1713         /*
1714          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1715          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1716          */
1717         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1718
1719         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1720                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1721                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1722                         continue;
1723
1724                 env->dst_cpu = cpu;
1725                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1726         }
1727 }
1728
1729 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1730 {
1731         struct task_numa_env env = {
1732                 .p = p,
1733
1734                 .src_cpu = task_cpu(p),
1735                 .src_nid = task_node(p),
1736
1737                 .imbalance_pct = 112,
1738
1739                 .best_task = NULL,
1740                 .best_imp = 0,
1741                 .best_cpu = -1,
1742         };
1743         struct sched_domain *sd;
1744         struct rq *best_rq;
1745         unsigned long taskweight, groupweight;
1746         int nid, ret, dist;
1747         long taskimp, groupimp;
1748
1749         /*
1750          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1751          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1752          *
1753          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1754          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1755          * to satisfy here.
1756          */
1757         rcu_read_lock();
1758         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1759         if (sd)
1760                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1761         rcu_read_unlock();
1762
1763         /*
1764          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1765          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1766          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1767          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1768          */
1769         if (unlikely(!sd)) {
1770                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1771                 return -EINVAL;
1772         }
1773
1774         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1775         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1776         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1777         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1778         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1779         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1780         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1781         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1782
1783         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1784         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1785
1786         /*
1787          * Look at other nodes in these cases:
1788          * - there is no space available on the preferred_nid
1789          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1790          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1791          *   we need to check other locations.
1792          */
1793         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1794                 for_each_online_node(nid) {
1795                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1796                                 continue;
1797
1798                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1799                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1800                                                 dist != env.dist) {
1801                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1802                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1803                         }
1804
1805                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1806                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1807                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1808                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1809                                 continue;
1810
1811                         env.dist = dist;
1812                         env.dst_nid = nid;
1813                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1814                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1815                 }
1816         }
1817
1818         /*
1819          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1820          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1821          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1822          * settle down.
1823          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1824          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1825          */
1826         if (p->numa_group) {
1827                 if (env.best_cpu == -1)
1828                         nid = env.src_nid;
1829                 else
1830                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1831
1832                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1833                         sched_setnuma(p, nid);
1834         }
1835
1836         /* No better CPU than the current one was found. */
1837         if (env.best_cpu == -1)
1838                 return -EAGAIN;
1839
1840         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1841         if (env.best_task == NULL) {
1842                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1843                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1844                 if (ret != 0)
1845                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1846                 return ret;
1847         }
1848
1849         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1850         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1851
1852         if (ret != 0)
1853                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1854         put_task_struct(env.best_task);
1855         return ret;
1856 }
1857
1858 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1859 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1860 {
1861         unsigned long interval = HZ;
1862
1863         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1864         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1865                 return;
1866
1867         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1868         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1869         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1870
1871         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1872         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1873                 return;
1874
1875         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1876         task_numa_migrate(p);
1877 }
1878
1879 /*
1880  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1881  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1882  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1883  * located.
1884  */
1885 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1886 {
1887         unsigned long faults, max_faults = 0;
1888         int nid, active_nodes = 0;
1889
1890         for_each_online_node(nid) {
1891                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1892                 if (faults > max_faults)
1893                         max_faults = faults;
1894         }
1895
1896         for_each_online_node(nid) {
1897                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1898                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1899                         active_nodes++;
1900         }
1901
1902         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1903         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1908  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1909  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1910  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1911  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1912  */
1913 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1914 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1915
1916 /*
1917  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1918  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1919  * the page accesses are shared with other processes.
1920  * Otherwise, decrease the scan period.
1921  */
1922 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1923                         unsigned long shared, unsigned long private)
1924 {
1925         unsigned int period_slot;
1926         int lr_ratio, ps_ratio;
1927         int diff;
1928
1929         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1930         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1931
1932         /*
1933          * If there were no record hinting faults then either the task is
1934          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1935          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1936          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1937          * node is overloaded. In either case, scan slower
1938          */
1939         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1940                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1941                         p->numa_scan_period << 1);
1942
1943                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1944                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1945
1946                 return;
1947         }
1948
1949         /*
1950          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1951          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1952          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1953          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1954          */
1955         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1956         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1957         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1958
1959         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1960                 /*
1961                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1962                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1963                  */
1964                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1965                 if (!slot)
1966                         slot = 1;
1967                 diff = slot * period_slot;
1968         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1969                 /*
1970                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
1971                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
1972                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
1973                  */
1974                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1975                 if (!slot)
1976                         slot = 1;
1977                 diff = slot * period_slot;
1978         } else {
1979                 /*
1980                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
1981                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
1982                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
1983                  */
1984                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
1985                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1986         }
1987
1988         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1989                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1990         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1995  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1996  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1997  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1998  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1999  */
2000 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2001 {
2002         u64 runtime, delta, now;
2003         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2004         now = p->se.exec_start;
2005         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2006
2007         if (p->last_task_numa_placement) {
2008                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2009                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2010         } else {
2011                 delta = p->se.avg.load_sum;
2012                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2013         }
2014
2015         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2016         p->last_task_numa_placement = now;
2017
2018         return delta;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2023  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2024  * otherwise workloads might not converge.
2025  */
2026 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2027 {
2028         nodemask_t nodes;
2029         int dist;
2030
2031         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2032         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2033                 return nid;
2034
2035         /*
2036          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2037          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2038          * both the node itself, and on nearby nodes.
2039          */
2040         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2041                 unsigned long score, max_score = 0;
2042                 int node, max_node = nid;
2043
2044                 dist = sched_max_numa_distance;
2045
2046                 for_each_online_node(node) {
2047                         score = group_weight(p, node, dist);
2048                         if (score > max_score) {
2049                                 max_score = score;
2050                                 max_node = node;
2051                         }
2052                 }
2053                 return max_node;
2054         }
2055
2056         /*
2057          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2058          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2059          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2060          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2061          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2062          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2063          * keep the complexity of the search down.
2064          */
2065         nodes = node_online_map;
2066         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2067                 unsigned long max_faults = 0;
2068                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2069                 int a, b;
2070
2071                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2072                 if (!find_numa_distance(dist))
2073                         continue;
2074
2075                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2076                         unsigned long faults = 0;
2077                         nodemask_t this_group;
2078                         nodes_clear(this_group);
2079
2080                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2081                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2082                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2083                                         faults += group_faults(p, b);
2084                                         node_set(b, this_group);
2085                                         node_clear(b, nodes);
2086                                 }
2087                         }
2088
2089                         /* Remember the top group. */
2090                         if (faults > max_faults) {
2091                                 max_faults = faults;
2092                                 max_group = this_group;
2093                                 /*
2094                                  * subtle: at the smallest distance there is
2095                                  * just one node left in each "group", the
2096                                  * winner is the preferred nid.
2097                                  */
2098                                 nid = a;
2099                         }
2100                 }
2101                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2102                 if (!max_faults)
2103                         break;
2104                 nodes = max_group;
2105         }
2106         return nid;
2107 }
2108
2109 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2110 {
2111         int seq, nid, max_nid = -1;
2112         unsigned long max_faults = 0;
2113         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2114         unsigned long total_faults;
2115         u64 runtime, period;
2116         spinlock_t *group_lock = NULL;
2117
2118         /*
2119          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2120          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2121          * that the field is read in a single access:
2122          */
2123         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2124         if (p->numa_scan_seq == seq)
2125                 return;
2126         p->numa_scan_seq = seq;
2127         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2128
2129         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2130                        p->numa_faults_locality[1];
2131         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2132
2133         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2134         if (p->numa_group) {
2135                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2136                 spin_lock_irq(group_lock);
2137         }
2138
2139         /* Find the node with the highest number of faults */
2140         for_each_online_node(nid) {
2141                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2142                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2143                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2144                 int priv;
2145
2146                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2147                         long diff, f_diff, f_weight;
2148
2149                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2150                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2151                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2152                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2153
2154                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2155                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2156                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2157                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2158
2159                         /*
2160                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2161                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2162                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2163                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2164                          * faults are less important.
2165                          */
2166                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2167                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2168                                    (total_faults + 1);
2169                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2170                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2171
2172                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2173                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2174                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2175                         p->total_numa_faults += diff;
2176                         if (p->numa_group) {
2177                                 /*
2178                                  * safe because we can only change our own group
2179                                  *
2180                                  * mem_idx represents the offset for a given
2181                                  * nid and priv in a specific region because it
2182                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2183                                  */
2184                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2185                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2186                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2187                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2188                         }
2189                 }
2190
2191                 if (!p->numa_group) {
2192                         if (faults > max_faults) {
2193                                 max_faults = faults;
2194                                 max_nid = nid;
2195                         }
2196                 } else if (group_faults > max_faults) {
2197                         max_faults = group_faults;
2198                         max_nid = nid;
2199                 }
2200         }
2201
2202         if (p->numa_group) {
2203                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2204                 spin_unlock_irq(group_lock);
2205                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2206         }
2207
2208         if (max_faults) {
2209                 /* Set the new preferred node */
2210                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2211                         sched_setnuma(p, max_nid);
2212         }
2213
2214         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2215 }
2216
2217 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2218 {
2219         return refcount_inc_not_zero(&grp->refcount);
2220 }
2221
2222 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2223 {
2224         if (refcount_dec_and_test(&grp->refcount))
2225                 kfree_rcu(grp, rcu);
2226 }
2227
2228 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2229                         int *priv)
2230 {
2231         struct numa_group *grp, *my_grp;
2232         struct task_struct *tsk;
2233         bool join = false;
2234         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2235         int i;
2236
2237         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2238                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2239                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2240
2241                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2242                 if (!grp)
2243                         return;
2244
2245                 refcount_set(&grp->refcount, 1);
2246                 grp->active_nodes = 1;
2247                 grp->max_faults_cpu = 0;
2248                 spin_lock_init(&grp->lock);
2249                 grp->gid = p->pid;
2250                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2251                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2252                                                 nr_node_ids;
2253
2254                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2255                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2256
2257                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2258
2259                 grp->nr_tasks++;
2260                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2261         }
2262
2263         rcu_read_lock();
2264         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2265
2266         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2267                 goto no_join;
2268
2269         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2270         if (!grp)
2271                 goto no_join;
2272
2273         my_grp = p->numa_group;
2274         if (grp == my_grp)
2275                 goto no_join;
2276
2277         /*
2278          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2279          * the other task will join us.
2280          */
2281         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2282                 goto no_join;
2283
2284         /*
2285          * Tie-break on the grp address.
2286          */
2287         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2288                 goto no_join;
2289
2290         /* Always join threads in the same process. */
2291         if (tsk->mm == current->mm)
2292                 join = true;
2293
2294         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2295         if (flags & TNF_SHARED)
2296                 join = true;
2297
2298         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2299         *priv = !join;
2300
2301         if (join && !get_numa_group(grp))
2302                 goto no_join;
2303
2304         rcu_read_unlock();
2305
2306         if (!join)
2307                 return;
2308
2309         BUG_ON(irqs_disabled());
2310         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2311
2312         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2313                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2314                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2315         }
2316         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2317         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2318
2319         my_grp->nr_tasks--;
2320         grp->nr_tasks++;
2321
2322         spin_unlock(&my_grp->lock);
2323         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2324
2325         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2326
2327         put_numa_group(my_grp);
2328         return;
2329
2330 no_join:
2331         rcu_read_unlock();
2332         return;
2333 }
2334
2335 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2336 {
2337         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2338         void *numa_faults = p->numa_faults;
2339         unsigned long flags;
2340         int i;
2341
2342         if (grp) {
2343                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2344                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2345                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2346                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2347
2348                 grp->nr_tasks--;
2349                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2350                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2351                 put_numa_group(grp);
2352         }
2353
2354         p->numa_faults = NULL;
2355         kfree(numa_faults);
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2360  */
2361 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2362 {
2363         struct task_struct *p = current;
2364         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2365         int cpu_node = task_node(current);
2366         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2367         struct numa_group *ng;
2368         int priv;
2369
2370         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2371                 return;
2372
2373         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2374         if (!p->mm)
2375                 return;
2376
2377         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2378         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2379                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2380                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2381
2382                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2383                 if (!p->numa_faults)
2384                         return;
2385
2386                 p->total_numa_faults = 0;
2387                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2388         }
2389
2390         /*
2391          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2392          * to be private if the accessing pid has not changed
2393          */
2394         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2395                 priv = 1;
2396         } else {
2397                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2398                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2399                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2400         }
2401
2402         /*
2403          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2404          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2405          * actively using should be counted as local. This allows the
2406          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2407          */
2408         ng = p->numa_group;
2409         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2410                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2411                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2412                 local = 1;
2413
2414         /*
2415          * Retry to migrate task to preferred node periodically, in case it
2416          * previously failed, or the scheduler moved us.
2417          */
2418         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2419                 task_numa_placement(p);
2420                 numa_migrate_preferred(p);
2421         }
2422
2423         if (migrated)
2424                 p->numa_pages_migrated += pages;
2425         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2426                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2427
2428         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2429         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2430         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2431 }
2432
2433 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2434 {
2435         /*
2436          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2437          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2438          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2439          * much of an issue though, since this is just used for
2440          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2441          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2442          */
2443         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2444         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2445 }
2446
2447 /*
2448  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2449  * Triggered from task_tick_numa().
2450  */
2451 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2452 {
2453         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2454         struct task_struct *p = current;
2455         struct mm_struct *mm = p->mm;
2456         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2457         struct vm_area_struct *vma;
2458         unsigned long start, end;
2459         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2460         long pages, virtpages;
2461
2462         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2463
2464         work->next = work; /* protect against double add */
2465         /*
2466          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2467          *
2468          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2469          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2470          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2471          * work.
2472          */
2473         if (p->flags & PF_EXITING)
2474                 return;
2475
2476         if (!mm->numa_next_scan) {
2477                 mm->numa_next_scan = now +
2478                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2479         }
2480
2481         /*
2482          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2483          */
2484         migrate = mm->numa_next_scan;
2485         if (time_before(now, migrate))
2486                 return;
2487
2488         if (p->numa_scan_period == 0) {
2489                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2490                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2491         }
2492
2493         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2494         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2495                 return;
2496
2497         /*
2498          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2499          * the next time around.
2500          */
2501         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2502
2503         start = mm->numa_scan_offset;
2504         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2505         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2506         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2507         if (!pages)
2508                 return;
2509
2510
2511         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2512                 return;
2513         vma = find_vma(mm, start);
2514         if (!vma) {
2515                 reset_ptenuma_scan(p);
2516                 start = 0;
2517                 vma = mm->mmap;
2518         }
2519         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2520                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2521                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2522                         continue;
2523                 }
2524
2525                 /*
2526                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2527                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2528                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2529                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2530                  */
2531                 if (!vma->vm_mm ||
2532                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2533                         continue;
2534
2535                 /*
2536                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2537                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2538                  */
2539                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2540                         continue;
2541
2542                 do {
2543                         start = max(start, vma->vm_start);
2544                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2545                         end = min(end, vma->vm_end);
2546                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2547
2548                         /*
2549                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2550                          * hpages that have at least one present PTE that
2551                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2552                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2553                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2554                          * areas faster.
2555                          */
2556                         if (nr_pte_updates)
2557                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2558                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2559
2560                         start = end;
2561                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2562                                 goto out;
2563
2564                         cond_resched();
2565                 } while (end != vma->vm_end);
2566         }
2567
2568 out:
2569         /*
2570          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2571          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2572          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2573          * scanner to the start so check it now.
2574          */
2575         if (vma)
2576                 mm->numa_scan_offset = start;
2577         else
2578                 reset_ptenuma_scan(p);
2579         up_read(&mm->mmap_sem);
2580
2581         /*
2582          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2583          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2584          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2585          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2586          */
2587         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2588                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2589                 p->node_stamp += 32 * diff;
2590         }
2591 }
2592
2593 /*
2594  * Drive the periodic memory faults..
2595  */
2596 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2597 {
2598         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2599         u64 period, now;
2600
2601         /*
2602          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2603          */
2604         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2605                 return;
2606
2607         /*
2608          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2609          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2610          * task needs to have done some actual work before we bother with
2611          * NUMA placement.
2612          */
2613         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2614         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2615
2616         if (now > curr->node_stamp + period) {
2617                 if (!curr->node_stamp)
2618                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2619                 curr->node_stamp += period;
2620
2621                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2622                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2623                         task_work_add(curr, work, true);
2624                 }
2625         }
2626 }
2627
2628 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2629 {
2630         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2631         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2632
2633         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2634                 return;
2635
2636         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2637                 return;
2638
2639         if (src_nid == dst_nid)
2640                 return;
2641
2642         /*
2643          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2644          * has completed. This is most likely due to a new task that
2645          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2646          */
2647         if (p->numa_scan_seq) {
2648                 /*
2649                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2650                  * node or if the task was not previously running on
2651                  * the preferred node.
2652                  */
2653                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2654                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2655                         return;
2656         }
2657
2658         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2659 }
2660
2661 #else
2662 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2663 {
2664 }
2665
2666 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2667 {
2668 }
2669
2670 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2671 {
2672 }
2673
2674 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2675 {
2676 }
2677
2678 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2679
2680 static void
2681 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2682 {
2683         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2684         if (!parent_entity(se))
2685                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2686 #ifdef CONFIG_SMP
2687         if (entity_is_task(se)) {
2688                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2689
2690                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2691                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2692         }
2693 #endif
2694         cfs_rq->nr_running++;
2695 }
2696
2697 static void
2698 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2699 {
2700         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2701         if (!parent_entity(se))
2702                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2703 #ifdef CONFIG_SMP
2704         if (entity_is_task(se)) {
2705                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2706                 list_del_init(&se->group_node);
2707         }
2708 #endif
2709         cfs_rq->nr_running--;
2710 }
2711
2712 /*
2713  * Signed add and clamp on underflow.
2714  *
2715  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2716  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2717  * values.
2718  */
2719 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2720         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2721         typeof(_val) val = (_val);                              \
2722         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2723                                                                 \
2724         res = var + val;                                        \
2725                                                                 \
2726         if (val < 0 && res > var)                               \
2727                 res = 0;                                        \
2728                                                                 \
2729         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2730 } while (0)
2731
2732 /*
2733  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2734  *
2735  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2736  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2737  * values.
2738  */
2739 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2740         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2741         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2742         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2743         res = var - val;                                        \
2744         if (res > var)                                          \
2745                 res = 0;                                        \
2746         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2747 } while (0)
2748
2749 /*
2750  * Remove and clamp on negative, from a local variable.
2751  *
2752  * A variant of sub_positive(), which does not use explicit load-store
2753  * and is thus optimized for local variable updates.
2754  */
2755 #define lsub_positive(_ptr, _val) do {                          \
2756         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2757         *ptr -= min_t(typeof(*ptr), *ptr, _val);                \
2758 } while (0)
2759
2760 #ifdef CONFIG_SMP
2761 static inline void
2762 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2763 {
2764         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2765
2766         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2767         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2768 }
2769
2770 static inline void
2771 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2772 {
2773         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2774
2775         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2776         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2777                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2778 }
2779
2780 static inline void
2781 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2784         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2785 }
2786
2787 static inline void
2788 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2789 {
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2792 }
2793 #else
2794 static inline void
2795 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2796 static inline void
2797 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2798 static inline void
2799 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2800 static inline void
2801 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2802 #endif
2803
2804 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2805                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2806 {
2807         if (se->on_rq) {
2808                 /* commit outstanding execution time */
2809                 if (cfs_rq->curr == se)
2810                         update_curr(cfs_rq);
2811                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2812                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2813         }
2814         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2815
2816         se->runnable_weight = runnable;
2817         update_load_set(&se->load, weight);
2818
2819 #ifdef CONFIG_SMP
2820         do {
2821                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2822
2823                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2824                 se->avg.runnable_load_avg =
2825                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2826         } while (0);
2827 #endif
2828
2829         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2830         if (se->on_rq) {
2831                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2832                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2833         }
2834 }
2835
2836 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2837 {
2838         struct sched_entity *se = &p->se;
2839         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2840         struct load_weight *load = &se->load;
2841         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2842
2843         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2844         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2845 }
2846
2847 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2848 #ifdef CONFIG_SMP
2849 /*
2850  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2851  * global sum we all love to hate.
2852  *
2853  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2854  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2855  *
2856  *                     tg->weight * grq->load.weight
2857  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2858  *                        \Sum grq->load.weight
2859  *
2860  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2861  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2862  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2863  *
2864  * So instead of the above, we substitute:
2865  *
2866  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2867  *
2868  * which yields the following:
2869  *
2870  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2871  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2872  *                              tg->load_avg
2873  *
2874  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2875  *
2876  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2877  *
2878  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2879  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2880  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2881  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2882  * yielding bad latency etc..
2883  *
2884  * Now, in that special case (1) reduces to:
2885  *
2886  *                     tg->weight * grq->load.weight
2887  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2888  *                          grp->load.weight
2889  *
2890  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2891  *
2892  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2893  * UP case, like:
2894  *
2895  *   ge->load.weight =
2896  *
2897  *              tg->weight * grq->load.weight
2898  *     ---------------------------------------------------         (5)
2899  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2900  *
2901  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2902  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2903  *
2904  *
2905  *                     tg->weight * grq->load.weight
2906  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2907  *                              tg_load_avg'
2908  *
2909  * Where:
2910  *
2911  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2912  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2913  *
2914  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
2915  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
2916  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
2917  *
2918  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
2919  *
2920  * hence icky!
2921  */
2922 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2923 {
2924         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
2925         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2926
2927         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
2928
2929         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
2930
2931         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2932
2933         /* Ensure tg_weight >= load */
2934         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2935         tg_weight += load;
2936
2937         shares = (tg_shares * load);
2938         if (tg_weight)
2939                 shares /= tg_weight;
2940
2941         /*
2942          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2943          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2944          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2945          * the group on a CPU.
2946          *
2947          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2948          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2949          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2950          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2951          * instead of 0.
2952          */
2953         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
2954 }
2955
2956 /*
2957  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
2958  * the group entity weight calculated above.
2959  *
2960  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
2961  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
2962  * does not represent the runnable weight.
2963  *
2964  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
2965  * runqueue:
2966  *
2967  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
2968  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
2969  *                                               grq->avg.load_avg
2970  *
2971  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
2972  * transients in the from-idle case. Instead we use:
2973  *
2974  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
2975  *
2976  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
2977  *              -----------------------------------------------------   (8)
2978  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
2979  *
2980  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
2981  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
2982  */
2983 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
2984 {
2985         long runnable, load_avg;
2986
2987         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
2988                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
2989
2990         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
2991                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
2992
2993         runnable *= shares;
2994         if (load_avg)
2995                 runnable /= load_avg;
2996
2997         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
2998 }
2999 #endif /* CONFIG_SMP */
3000
3001 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3002
3003 /*
3004  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3005  * runqueue.
3006  */
3007 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3008 {
3009         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3010         long shares, runnable;
3011
3012         if (!gcfs_rq)
3013                 return;
3014
3015         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3016                 return;
3017
3018 #ifndef CONFIG_SMP
3019         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3020
3021         if (likely(se->load.weight == shares))
3022                 return;
3023 #else
3024         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3025         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3026 #endif
3027
3028         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3029 }
3030
3031 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3032 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3033 {
3034 }
3035 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3036
3037 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3038 {
3039         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3040
3041         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3042                 /*
3043                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3044                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3045                  * a real problem.
3046                  *
3047                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3048                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3049                  * number include things like RT tasks.
3050                  *
3051                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3052                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3053                  *
3054                  * See cpu_util().
3055                  */
3056                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3057         }
3058 }
3059
3060 #ifdef CONFIG_SMP
3061 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3062 /**
3063  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3064  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3065  * @force: update regardless of how small the difference
3066  *
3067  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3068  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3069  * considerations.
3070  *
3071  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3072  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3073  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3074  *
3075  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3076  */
3077 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3078 {
3079         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3080
3081         /*
3082          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3083          */
3084         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3085                 return;
3086
3087         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3088                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3089                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3090         }
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3095  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3096  * including the state of rq->lock, should be made.
3097  */
3098 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3099                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3100 {
3101         u64 p_last_update_time;
3102         u64 n_last_update_time;
3103
3104         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3105                 return;
3106
3107         /*
3108          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3109          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3110          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3111          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3112          * the wakee more load sounds not bad.
3113          */
3114         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3115                 return;
3116
3117 #ifndef CONFIG_64BIT
3118         {
3119                 u64 p_last_update_time_copy;
3120                 u64 n_last_update_time_copy;
3121
3122                 do {
3123                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3124                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3125
3126                         smp_rmb();
3127
3128                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3129                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3130
3131                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3132                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3133         }
3134 #else
3135         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3136         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3137 #endif
3138         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, se);
3139         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3140 }
3141
3142
3143 /*
3144  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3145  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3146  * that for each group:
3147  *
3148  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3149  *
3150  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3151  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3152  *
3153  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3154  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3155  * their PELT windows aligned).
3156  *
3157  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3158  *
3159  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3160  *
3161  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3162  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3163  *
3164  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3165  *
3166  * And per (1) we have:
3167  *
3168  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3169  *
3170  * Which gives:
3171  *
3172  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3173  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3174  *                               grq->load.weight
3175  *
3176  * Except that is wrong!
3177  *
3178  * Because while for entities historical weight is not important and we
3179  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3180  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3181  *
3182  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3183  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3184  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3185  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3186  *
3187  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3188  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3189  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3190  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3191  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3192  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3193  *
3194  * So we'll have to approximate.. :/
3195  *
3196  * Given the constraint:
3197  *
3198  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3199  *
3200  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3201  * overlap.
3202  *
3203  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3204  *
3205  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3206  *
3207  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3208  *
3209  */
3210
3211 static inline void
3212 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3213 {
3214         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3215
3216         /* Nothing to update */
3217         if (!delta)
3218                 return;
3219
3220         /*
3221          * The relation between sum and avg is:
3222          *
3223          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3224          *
3225          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3226          */
3227
3228         /* Set new sched_entity's utilization */
3229         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3230         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3231
3232         /* Update parent cfs_rq utilization */
3233         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3234         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3235 }
3236
3237 static inline void
3238 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3239 {
3240         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3241         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3242         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3243         s64 delta_sum;
3244
3245         if (!runnable_sum)
3246                 return;
3247
3248         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3249
3250         if (runnable_sum >= 0) {
3251                 /*
3252                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3253                  * the CPU is saturated running == runnable.
3254                  */
3255                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3256                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3257         } else {
3258                 /*
3259                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3260                  * assuming all tasks are equally runnable.
3261                  */
3262                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3263                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3264                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3265                 }
3266
3267                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3268                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3269         }
3270
3271         /*
3272          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3273          * Rescale running sum to be in the same range as runnable sum
3274          * running_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX <<  SCHED_CAPACITY_SHIFT]
3275          * runnable_sum is in [0 : LOAD_AVG_MAX]
3276          */
3277         running_sum = se->avg.util_sum >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
3278         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3279
3280         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3281         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3282
3283         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3284         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3285
3286         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3287         se->avg.load_avg = load_avg;
3288         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3289         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3290
3291         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3292         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3293         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3294         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3295
3296         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3297         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3298
3299         if (se->on_rq) {
3300                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3301                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3302         }
3303 }
3304
3305 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3306 {
3307         cfs_rq->propagate = 1;
3308         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3309 }
3310
3311 /* Update task and its cfs_rq load average */
3312 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3313 {
3314         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3315
3316         if (entity_is_task(se))
3317                 return 0;
3318
3319         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3320         if (!gcfs_rq->propagate)
3321                 return 0;
3322
3323         gcfs_rq->propagate = 0;
3324
3325         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3326
3327         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3328
3329         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3330         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3331
3332         return 1;
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3337  * group_entity:
3338  */
3339 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3340 {
3341         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3342
3343         /*
3344          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3345          * decay it:
3346          */
3347         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3348                 return false;
3349
3350         /*
3351          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3352          * the utilization of the sched_entity:
3353          */
3354         if (gcfs_rq->propagate)
3355                 return false;
3356
3357         /*
3358          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3359          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3360          * waste of time to try to decay it:
3361          */
3362         return true;
3363 }
3364
3365 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3366
3367 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3368
3369 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3370 {
3371         return 0;
3372 }
3373
3374 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3375
3376 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3377
3378 /**
3379  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3380  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_pelt()
3381  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3382  *
3383  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3384  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3385  * post_init_entity_util_avg().
3386  *
3387  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3388  *
3389  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3390  *
3391  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3392  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3393  */
3394 static inline int
3395 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3396 {
3397         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3398         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3399         int decayed = 0;
3400
3401         if (cfs_rq->removed.nr) {
3402                 unsigned long r;
3403                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3404
3405                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3406                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3407                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3408                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3409                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3410                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3411
3412                 r = removed_load;
3413                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3414                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3415
3416                 r = removed_util;
3417                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3418                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3419
3420                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3421
3422                 decayed = 1;
3423         }
3424
3425         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cfs_rq);
3426
3427 #ifndef CONFIG_64BIT
3428         smp_wmb();
3429         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3430 #endif
3431
3432         if (decayed)
3433                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3434
3435         return decayed;
3436 }
3437
3438 /**
3439  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3440  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3441  * @se: sched_entity to attach
3442  * @flags: migration hints
3443  *
3444  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3445  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3446  */
3447 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3448 {
3449         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3450
3451         /*
3452          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3453          * window because without that, really weird and wonderful things can
3454          * happen.
3455          *
3456          * XXX illustrate
3457          */
3458         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3459         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3460
3461         /*
3462          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3463          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3464          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3465          * _sum a little.
3466          */
3467         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3468
3469         se->avg.load_sum = divider;
3470         if (se_weight(se)) {
3471                 se->avg.load_sum =
3472                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3473         }
3474
3475         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3476
3477         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3478         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3479         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3480
3481         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3482
3483         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3484 }
3485
3486 /**
3487  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3488  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3489  * @se: sched_entity to detach
3490  *
3491  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3492  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3493  */
3494 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3495 {
3496         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3497         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3498         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3499
3500         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3501
3502         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3503 }
3504
3505 /*
3506  * Optional action to be done while updating the load average
3507  */
3508 #define UPDATE_TG       0x1
3509 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3510 #define DO_ATTACH       0x4
3511
3512 /* Update task and its cfs_rq load average */
3513 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3514 {
3515         u64 now = cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq);
3516         int decayed;
3517
3518         /*
3519          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3520          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3521          */
3522         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3523                 __update_load_avg_se(now, cfs_rq, se);
3524
3525         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3526         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3527
3528         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3529
3530                 /*
3531                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3532                  * !last_update_time means we've passed through
3533                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3534                  *
3535                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3536                  */
3537                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3538                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3539
3540         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3541                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3542 }
3543
3544 #ifndef CONFIG_64BIT
3545 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3546 {
3547         u64 last_update_time_copy;
3548         u64 last_update_time;
3549
3550         do {
3551                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3552                 smp_rmb();
3553                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3554         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3555
3556         return last_update_time;
3557 }
3558 #else
3559 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3560 {
3561         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3562 }
3563 #endif
3564
3565 /*
3566  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3567  * the previous rq.
3568  */
3569 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3570 {
3571         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3572         u64 last_update_time;
3573
3574         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3575         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, se);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3580  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3581  */
3582 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3583 {
3584         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3585         unsigned long flags;
3586
3587         /*
3588          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3589          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3590          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3591          */
3592
3593         sync_entity_load_avg(se);
3594
3595         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3596         ++cfs_rq->removed.nr;
3597         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3598         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3599         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3600         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3601 }
3602
3603 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3604 {
3605         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3606 }
3607
3608 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3609 {
3610         return cfs_rq->avg.load_avg;
3611 }
3612
3613 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3614
3615 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3616 {
3617         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3618 }
3619
3620 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3621 {
3622         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3623
3624         return (max(ue.ewma, ue.enqueued) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3625 }
3626
3627 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3628 {
3629         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3630 }
3631
3632 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3633                                     struct task_struct *p)
3634 {
3635         unsigned int enqueued;
3636
3637         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3638                 return;
3639
3640         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3641         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3642         enqueued += _task_util_est(p);
3643         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3644 }
3645
3646 /*
3647  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3648  * based on the observation that:
3649  *
3650  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3651  *
3652  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3653  */
3654 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3655 {
3656         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3657 }
3658
3659 static void
3660 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3661 {
3662         long last_ewma_diff;
3663         struct util_est ue;
3664         int cpu;
3665
3666         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3667                 return;
3668
3669         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3670         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3671         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued, _task_util_est(p));
3672         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3673
3674         /*
3675          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3676          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3677          */
3678         if (!task_sleep)
3679                 return;
3680
3681         /*
3682          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3683          * skip the util_est update.
3684          */
3685         ue = p->se.avg.util_est;
3686         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3687                 return;
3688
3689         /*
3690          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3691          * already ~1% close to its last activation value.
3692          */
3693         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3694         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3695         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3696                 return;
3697
3698         /*
3699          * To avoid overestimation of actual task utilization, skip updates if
3700          * we cannot grant there is idle time in this CPU.
3701          */
3702         cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
3703         if (task_util(p) > capacity_orig_of(cpu))
3704                 return;
3705
3706         /*
3707          * Update Task's estimated utilization
3708          *
3709          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3710          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3711          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3712          * Weighted Moving Average (EWMA):
3713          *
3714          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3715          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3716          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3717          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3718          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3719          *
3720          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3721          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3722          */
3723         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3724         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3725         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3726         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3727 }
3728
3729 static inline int task_fits_capacity(struct task_struct *p, long capacity)
3730 {
3731         return capacity * 1024 > task_util_est(p) * capacity_margin;
3732 }
3733
3734 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq)
3735 {
3736         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
3737                 return;
3738
3739         if (!p) {
3740                 rq->misfit_task_load = 0;
3741                 return;
3742         }
3743
3744         if (task_fits_capacity(p, capacity_of(cpu_of(rq)))) {
3745                 rq->misfit_task_load = 0;
3746                 return;
3747         }
3748
3749         rq->misfit_task_load = task_h_load(p);
3750 }
3751
3752 #else /* CONFIG_SMP */
3753
3754 #define UPDATE_TG       0x0
3755 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3756 #define DO_ATTACH       0x0
3757
3758 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3759 {
3760         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3761 }
3762
3763 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3764
3765 static inline void
3766 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3767 static inline void
3768 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3769
3770 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3771 {
3772         return 0;
3773 }
3774
3775 static inline void
3776 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3777
3778 static inline void
3779 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3780                  bool task_sleep) {}
3781 static inline void update_misfit_status(struct task_struct *p, struct rq *rq) {}
3782
3783 #endif /* CONFIG_SMP */
3784
3785 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3786 {
3787 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3788         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3789
3790         if (d < 0)
3791                 d = -d;
3792
3793         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3794                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3795 #endif
3796 }
3797
3798 static void
3799 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3800 {
3801         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3802
3803         /*
3804          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3805          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3806          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3807          * stays open at the end.
3808          */
3809         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3810                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3811
3812         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3813         if (!initial) {
3814                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3815
3816                 /*
3817                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3818                  * for a gentler effect of sleepers:
3819                  */
3820                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3821                         thresh >>= 1;
3822
3823                 vruntime -= thresh;
3824         }
3825
3826         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3827         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3828 }
3829
3830 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3831
3832 static inline void check_schedstat_required(void)
3833 {
3834 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3835         if (schedstat_enabled())
3836                 return;
3837
3838         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3839         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3840                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3841                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3842                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3843                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3844                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3845                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3846                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3847                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3848         }
3849 #endif
3850 }
3851
3852
3853 /*
3854  * MIGRATION
3855  *
3856  *      dequeue
3857  *        update_curr()
3858  *          update_min_vruntime()
3859  *        vruntime -= min_vruntime
3860  *
3861  *      enqueue
3862  *        update_curr()
3863  *          update_min_vruntime()
3864  *        vruntime += min_vruntime
3865  *
3866  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3867  * min_vruntime are up-to-date.
3868  *
3869  * WAKEUP (remote)
3870  *
3871  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3872  *        vruntime -= min_vruntime
3873  *
3874  *      enqueue
3875  *        update_curr()
3876  *          update_min_vruntime()
3877  *        vruntime += min_vruntime
3878  *
3879  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3880  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3881  */
3882
3883 static void
3884 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3885 {
3886         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3887         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3888
3889         /*
3890          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3891          * update_curr().
3892          */
3893         if (renorm && curr)
3894                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3895
3896         update_curr(cfs_rq);
3897
3898         /*
3899          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3900          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3901          * placed in the past could significantly boost this task to the
3902          * fairness detriment of existing tasks.
3903          */
3904         if (renorm && !curr)
3905                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3906
3907         /*
3908          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3909          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3910          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3911          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3912          *     its group cfs_rq
3913          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3914          */
3915         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
3916         update_cfs_group(se);
3917         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
3918         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3919
3920         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3921                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3922
3923         check_schedstat_required();
3924         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3925         check_spread(cfs_rq, se);
3926         if (!curr)
3927                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3928         se->on_rq = 1;
3929
3930         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3931                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3932                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3933         }
3934 }
3935
3936 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3937 {
3938         for_each_sched_entity(se) {
3939                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3940                 if (cfs_rq->last != se)
3941                         break;
3942
3943                 cfs_rq->last = NULL;
3944         }
3945 }
3946
3947 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3948 {
3949         for_each_sched_entity(se) {
3950                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3951                 if (cfs_rq->next != se)
3952                         break;
3953
3954                 cfs_rq->next = NULL;
3955         }
3956 }
3957
3958 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3959 {
3960         for_each_sched_entity(se) {
3961                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3962                 if (cfs_rq->skip != se)
3963                         break;
3964
3965                 cfs_rq->skip = NULL;
3966         }
3967 }
3968
3969 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3970 {
3971         if (cfs_rq->last == se)
3972                 __clear_buddies_last(se);
3973
3974         if (cfs_rq->next == se)
3975                 __clear_buddies_next(se);
3976
3977         if (cfs_rq->skip == se)
3978                 __clear_buddies_skip(se);
3979 }
3980
3981 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3982
3983 static void
3984 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3985 {
3986         /*
3987          * Update run-time statistics of the 'current'.
3988          */
3989         update_curr(cfs_rq);
3990
3991         /*
3992          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3993          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3994          *   - Subtract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3995          *   - Subtract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3996          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3997          *     of its group cfs_rq.
3998          */
3999         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4000         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4001
4002         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4003
4004         clear_buddies(cfs_rq, se);
4005
4006         if (se != cfs_rq->curr)
4007                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4008         se->on_rq = 0;
4009         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4010
4011         /*
4012          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4013          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4014          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4015          * can move min_vruntime forward still more.
4016          */
4017         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4018                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4019
4020         /* return excess runtime on last dequeue */
4021         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4022
4023         update_cfs_group(se);
4024
4025         /*
4026          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4027          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4028          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4029          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4030          */
4031         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4032                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4033 }
4034
4035 /*
4036  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4037  */
4038 static void
4039 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4040 {
4041         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4042         struct sched_entity *se;
4043         s64 delta;
4044
4045         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4046         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4047         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4048                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4049                 /*
4050                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4051                  * re-elected due to buddy favours.
4052                  */
4053                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4054                 return;
4055         }
4056
4057         /*
4058          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4059          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4060          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4061          */
4062         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4063                 return;
4064
4065         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4066         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4067
4068         if (delta < 0)
4069                 return;
4070
4071         if (delta > ideal_runtime)
4072                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4073 }
4074
4075 static void
4076 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4077 {
4078         /* 'current' is not kept within the tree. */
4079         if (se->on_rq) {
4080                 /*
4081                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4082                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4083                  * runqueue.
4084                  */
4085                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4086                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4087                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4088         }
4089
4090         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4091         cfs_rq->curr = se;
4092
4093         /*
4094          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4095          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4096          * when there are only lesser-weight tasks around):
4097          */
4098         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4099                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4100                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4101                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4102         }
4103
4104         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4105 }
4106
4107 static int
4108 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4109
4110 /*
4111  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4112  * 1) keep things fair between processes/task groups
4113  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4114  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4115  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4116  */
4117 static struct sched_entity *
4118 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4119 {
4120         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4121         struct sched_entity *se;
4122
4123         /*
4124          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4125          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4126          */
4127         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4128                 left = curr;
4129
4130         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4131
4132         /*
4133          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4134          * be done without getting too unfair.
4135          */
4136         if (cfs_rq->skip == se) {
4137                 struct sched_entity *second;
4138
4139                 if (se == curr) {
4140                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4141                 } else {
4142                         second = __pick_next_entity(se);
4143                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4144                                 second = curr;
4145                 }
4146
4147                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4148                         se = second;
4149         }
4150
4151         /*
4152          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4153          */
4154         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4155                 se = cfs_rq->last;
4156
4157         /*
4158          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4159          */
4160         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4161                 se = cfs_rq->next;
4162
4163         clear_buddies(cfs_rq, se);
4164
4165         return se;
4166 }
4167
4168 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4169
4170 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4171 {
4172         /*
4173          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4174          * was not called and update_curr() has to be done:
4175          */
4176         if (prev->on_rq)
4177                 update_curr(cfs_rq);
4178
4179         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4180         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4181
4182         check_spread(cfs_rq, prev);
4183
4184         if (prev->on_rq) {
4185                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4186                 /* Put 'current' back into the tree. */
4187                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4188                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4189                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4190         }
4191         cfs_rq->curr = NULL;
4192 }
4193
4194 static void
4195 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4196 {
4197         /*
4198          * Update run-time statistics of the 'current'.
4199          */
4200         update_curr(cfs_rq);
4201
4202         /*
4203          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4204          */
4205         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4206         update_cfs_group(curr);
4207
4208 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4209         /*
4210          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4211          * validating it and just reschedule.
4212          */
4213         if (queued) {
4214                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4215                 return;
4216         }
4217         /*
4218          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4219          */
4220         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4221                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4222                 return;
4223 #endif
4224
4225         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4226                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4227 }
4228
4229
4230 /**************************************************
4231  * CFS bandwidth control machinery
4232  */
4233
4234 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4235
4236 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4237 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4238
4239 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4240 {
4241         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4242 }
4243
4244 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4245 {
4246         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4247 }
4248
4249 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4250 {
4251         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4252 }
4253 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4254 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4255 {
4256         return true;
4257 }
4258
4259 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4260 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4261 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4262
4263 /*
4264  * default period for cfs group bandwidth.
4265  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4266  */
4267 static inline u64 default_cfs_period(void)
4268 {
4269         return 100000000ULL;
4270 }
4271
4272 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4273 {
4274         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4275 }
4276
4277 /*
4278  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4279  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4280  * additional synchronization around rq->lock.
4281  *
4282  * requires cfs_b->lock
4283  */
4284 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4285 {
4286         u64 now;
4287
4288         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4289                 return;
4290
4291         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4292         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4293         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4294         cfs_b->expires_seq++;
4295 }
4296
4297 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4298 {
4299         return &tg->cfs_bandwidth;
4300 }
4301
4302 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4303 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4304 {
4305         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4306                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4307
4308         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4309 }
4310
4311 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4312 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4313 {
4314         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4315         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4316         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4317         int expires_seq;
4318
4319         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4320         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4321
4322         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4323         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4324                 amount = min_amount;
4325         else {
4326                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4327
4328                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4329                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4330                         cfs_b->runtime -= amount;
4331                         cfs_b->idle = 0;
4332                 }
4333         }
4334         expires_seq = cfs_b->expires_seq;
4335         expires = cfs_b->runtime_expires;
4336         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4337
4338         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4339         /*
4340          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4341          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4342          * issued.
4343          */
4344         if (cfs_rq->expires_seq != expires_seq) {
4345                 cfs_rq->expires_seq = expires_seq;
4346                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4347         }
4348
4349         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4350 }
4351
4352 /*
4353  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4354  * fact that rq->clock snapshots this value.
4355  */
4356 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4357 {
4358         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4359
4360         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4361         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4362                 return;
4363
4364         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4365                 return;
4366
4367         /*
4368          * If the local deadline has passed we have to consider the
4369          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4370          * has not truly expired.
4371          *
4372          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4373          * whether the global deadline(cfs_b->expires_seq) has advanced.
4374          */
4375         if (cfs_rq->expires_seq == cfs_b->expires_seq) {
4376                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4377                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4378         } else {
4379                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4380                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4381         }
4382 }
4383
4384 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4385 {
4386         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4387         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4388         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4389
4390         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4391                 return;
4392
4393         /*
4394          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4395          * hierarchy can be throttled
4396          */
4397         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4398                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4399 }
4400
4401 static __always_inline
4402 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4403 {
4404         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4405                 return;
4406
4407         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4408 }
4409
4410 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4411 {
4412         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4413 }
4414
4415 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4417 {
4418         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4419 }
4420
4421 /*
4422  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4423  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4424  * load-balance operations.
4425  */
4426 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4427                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4428 {
4429         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4430
4431         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4432         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4433
4434         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4435                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4436 }
4437
4438 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4439 {
4440         struct rq *rq = data;
4441         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4442
4443         cfs_rq->throttle_count--;
4444         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4445                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4446                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4447                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4448
4449                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4450                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4451                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4452         }
4453
4454         return 0;
4455 }
4456
4457 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4458 {
4459         struct rq *rq = data;
4460         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4461
4462         /* group is entering throttled state, stop time */
4463         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4464                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4465                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4466         }
4467         cfs_rq->throttle_count++;
4468
4469         return 0;
4470 }
4471
4472 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4473 {
4474         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4476         struct sched_entity *se;
4477         long task_delta, dequeue = 1;
4478         bool empty;
4479
4480         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4481
4482         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4483         rcu_read_lock();
4484         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4485         rcu_read_unlock();
4486
4487         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4488         for_each_sched_entity(se) {
4489                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4490                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4491                 if (!se->on_rq)
4492                         break;
4493
4494                 if (dequeue)
4495                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4496                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4497
4498                 if (qcfs_rq->load.weight)
4499                         dequeue = 0;
4500         }
4501
4502         if (!se)
4503                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4504
4505         cfs_rq->throttled = 1;
4506         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4507         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4508         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4509
4510         /*
4511          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4512          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4513          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4514          */
4515         if (cfs_b->distribute_running)
4516                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4517         else
4518                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4519
4520         /*
4521          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4522          * timer is running.
4523          */
4524         if (empty)
4525                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4526
4527         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4528 }
4529
4530 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4531 {
4532         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4533         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4534         struct sched_entity *se;
4535         int enqueue = 1;
4536         long task_delta;
4537
4538         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4539
4540         cfs_rq->throttled = 0;
4541
4542         update_rq_clock(rq);
4543
4544         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4545         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4546         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4547         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4548
4549         /* update hierarchical throttle state */
4550         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4551
4552         if (!cfs_rq->load.weight)
4553                 return;
4554
4555         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4556         for_each_sched_entity(se) {
4557                 if (se->on_rq)
4558                         enqueue = 0;
4559
4560                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4561                 if (enqueue)
4562                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4563                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4564
4565                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4566                         break;
4567         }
4568
4569         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4570
4571         if (!se)
4572                 add_nr_running(rq, task_delta);
4573
4574         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4575         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4576                 resched_curr(rq);
4577 }
4578
4579 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4580                 u64 remaining, u64 expires)
4581 {
4582         struct cfs_rq *cfs_rq;
4583         u64 runtime;
4584         u64 starting_runtime = remaining;
4585
4586         rcu_read_lock();
4587         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4588                                 throttled_list) {
4589                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4590                 struct rq_flags rf;
4591
4592                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
4593                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4594                         goto next;
4595
4596                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4597                 if (runtime > remaining)
4598                         runtime = remaining;
4599                 remaining -= runtime;
4600
4601                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4602                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4603
4604                 /* we check whether we're throttled above */
4605                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4606                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4607
4608 next:
4609                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
4610
4611                 if (!remaining)
4612                         break;
4613         }
4614         rcu_read_unlock();
4615
4616         return starting_runtime - remaining;
4617 }
4618
4619 /*
4620  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4621  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4622  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4623  * used to track this state.
4624  */
4625 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun, unsigned long flags)
4626 {
4627         u64 runtime, runtime_expires;
4628         int throttled;
4629
4630         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4631         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4632                 goto out_deactivate;
4633
4634         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4635         cfs_b->nr_periods += overrun;
4636
4637         /*
4638          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4639          * we're going inactive then everything else can be deferred
4640          */
4641         if (cfs_b->idle && !throttled)
4642                 goto out_deactivate;
4643
4644         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4645
4646         if (!throttled) {
4647                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4648                 cfs_b->idle = 1;
4649                 return 0;
4650         }
4651
4652         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4653         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4654
4655         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4656
4657         /*
4658          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4659          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4660          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4661          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4662          * only by limited amounts in that extreme case.
4663          */
4664         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4665                 runtime = cfs_b->runtime;
4666                 cfs_b->distribute_running = 1;
4667                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4668                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4669                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4670                                                  runtime_expires);
4671                 raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4672
4673                 cfs_b->distribute_running = 0;
4674                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4675
4676                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4677         }
4678
4679         /*
4680          * While we are ensured activity in the period following an
4681          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4682          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4683          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4684          */
4685         cfs_b->idle = 0;
4686
4687         return 0;
4688
4689 out_deactivate:
4690         return 1;
4691 }
4692
4693 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4694 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4695 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4696 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4697 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4698 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4699
4700 /*
4701  * Are we near the end of the current quota period?
4702  *
4703  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4704  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4705  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4706  */
4707 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4708 {
4709         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4710         u64 remaining;
4711
4712         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4713         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4714                 return 1;
4715
4716         /* is a quota refresh about to occur? */
4717         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4718         if (remaining < min_expire)
4719                 return 1;
4720
4721         return 0;
4722 }
4723
4724 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4725 {
4726         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4727
4728         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4729         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4730                 return;
4731
4732         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4733                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4734                         HRTIMER_MODE_REL);
4735 }
4736
4737 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4738 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4739 {
4740         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4741         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4742
4743         if (slack_runtime <= 0)
4744                 return;
4745
4746         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4747         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4748             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4749                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4750
4751                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4752                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4753                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4754                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4755         }
4756         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4757
4758         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4759         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4760 }
4761
4762 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4763 {
4764         if (!cfs_bandwidth_used())
4765                 return;
4766
4767         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4768                 return;
4769
4770         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4771 }
4772
4773 /*
4774  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4775  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4776  */
4777 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4778 {
4779         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4780         unsigned long flags;
4781         u64 expires;
4782
4783         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4784         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4785         if (cfs_b->distribute_running) {
4786                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4787                 return;
4788         }
4789
4790         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4791                 raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4792                 return;
4793         }
4794
4795         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4796                 runtime = cfs_b->runtime;
4797
4798         expires = cfs_b->runtime_expires;
4799         if (runtime)
4800                 cfs_b->distribute_running = 1;
4801
4802         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4803
4804         if (!runtime)
4805                 return;
4806
4807         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4808
4809         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4810         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4811                 lsub_positive(&cfs_b->runtime, runtime);
4812         cfs_b->distribute_running = 0;
4813         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4814 }
4815
4816 /*
4817  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4818  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4819  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4820  */
4821 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4822 {
4823         if (!cfs_bandwidth_used())
4824                 return;
4825
4826         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4827         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4828                 return;
4829
4830         /* ensure the group is not already throttled */
4831         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4832                 return;
4833
4834         /* update runtime allocation */
4835         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4836         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4837                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4838 }
4839
4840 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4841 {
4842         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4843
4844         if (!cfs_bandwidth_used())
4845                 return;
4846
4847         if (!tg->parent)
4848                 return;
4849
4850         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4851         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4852
4853         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4854         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4855 }
4856
4857 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4858 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4859 {
4860         if (!cfs_bandwidth_used())
4861                 return false;
4862
4863         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4864                 return false;
4865
4866         /*
4867          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4868          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4869          */
4870         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4871                 return true;
4872
4873         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4874         return true;
4875 }
4876
4877 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4878 {
4879         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4880                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4881
4882         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4883
4884         return HRTIMER_NORESTART;
4885 }
4886
4887 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4888 {
4889         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4890                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4891         unsigned long flags;
4892         int overrun;
4893         int idle = 0;
4894
4895         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_b->lock, flags);
4896         for (;;) {
4897                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4898                 if (!overrun)
4899                         break;
4900
4901                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun, flags);
4902         }
4903         if (idle)
4904                 cfs_b->period_active = 0;
4905         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_b->lock, flags);
4906
4907         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4908 }
4909
4910 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4911 {
4912         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4913         cfs_b->runtime = 0;
4914         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4915         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4916
4917         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4918         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4919         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4920         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4921         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4922         cfs_b->distribute_running = 0;
4923 }
4924
4925 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4926 {
4927         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4928         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4929 }
4930
4931 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4932 {
4933         u64 overrun;
4934
4935         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4936
4937         if (cfs_b->period_active)
4938                 return;
4939
4940         cfs_b->period_active = 1;
4941         overrun = hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4942         cfs_b->runtime_expires += (overrun + 1) * ktime_to_ns(cfs_b->period);
4943         cfs_b->expires_seq++;
4944         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4945 }
4946
4947 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4948 {
4949         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4950         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4951                 return;
4952
4953         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4954         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4955 }
4956
4957 /*
4958  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4959  *
4960  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4961  * bits doesn't do much.
4962  */
4963
4964 /* cpu online calback */
4965 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4966 {
4967         struct task_group *tg;
4968
4969         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4970
4971         rcu_read_lock();
4972         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4973                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4974                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4975
4976                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4977                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4978                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4979         }
4980         rcu_read_unlock();
4981 }
4982
4983 /* cpu offline callback */
4984 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4985 {
4986         struct task_group *tg;
4987
4988         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4989
4990         rcu_read_lock();
4991         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4992                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4993
4994                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4995                         continue;
4996
4997                 /*
4998                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4999                  * there's some valid quota amount
5000                  */
5001                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5002                 /*
5003                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5004                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5005                  */
5006                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5007
5008                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5009                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5010         }
5011         rcu_read_unlock();
5012 }
5013
5014 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5015
5016 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5017 {
5018         return false;
5019 }
5020
5021 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5022 {
5023         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5024 }
5025
5026 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5027 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5028 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5029 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5030 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5031
5032 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5033 {
5034         return 0;
5035 }
5036
5037 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5038 {
5039         return 0;
5040 }
5041
5042 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5043                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5044 {
5045         return 0;
5046 }
5047
5048 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5049
5050 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5051 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5052 #endif
5053
5054 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5055 {
5056         return NULL;
5057 }
5058 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5059 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5060 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5061
5062 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5063
5064 /**************************************************
5065  * CFS operations on tasks:
5066  */
5067
5068 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5069 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5070 {
5071         struct sched_entity *se = &p->se;
5072         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5073
5074         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5075
5076         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5077                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5078                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5079                 s64 delta = slice - ran;
5080
5081                 if (delta < 0) {
5082                         if (rq->curr == p)
5083                                 resched_curr(rq);
5084                         return;
5085                 }
5086                 hrtick_start(rq, delta);
5087         }
5088 }
5089
5090 /*
5091  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5092  * current task is from our class and nr_running is low enough
5093  * to matter.
5094  */
5095 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5096 {
5097         struct task_struct *curr = rq->curr;
5098
5099         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5100                 return;
5101
5102         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5103                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5104 }
5105 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5106 static inline void
5107 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5108 {
5109 }
5110
5111 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5112 {
5113 }
5114 #endif
5115
5116 #ifdef CONFIG_SMP
5117 static inline unsigned long cpu_util(int cpu);
5118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
5119
5120 static inline bool cpu_overutilized(int cpu)
5121 {
5122         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5123 }
5124
5125 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq)
5126 {
5127         if (!READ_ONCE(rq->rd->overutilized) && cpu_overutilized(rq->cpu))
5128                 WRITE_ONCE(rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
5129 }
5130 #else
5131 static inline void update_overutilized_status(struct rq *rq) { }
5132 #endif
5133
5134 /*
5135  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5136  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5137  * then put the task into the rbtree:
5138  */
5139 static void
5140 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5141 {
5142         struct cfs_rq *cfs_rq;
5143         struct sched_entity *se = &p->se;
5144
5145         /*
5146          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5147          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5148          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5149          * estimated utilization, before we update schedutil.
5150          */
5151         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5152
5153         /*
5154          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5155          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5156          * passed.
5157          */
5158         if (p->in_iowait)
5159                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5160
5161         for_each_sched_entity(se) {
5162                 if (se->on_rq)
5163                         break;
5164                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5165                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5166
5167                 /*
5168                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5169                  *
5170                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5171                  * post the final h_nr_running increment below.
5172                  */
5173                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5174                         break;
5175                 cfs_rq->h_nr_running++;
5176
5177                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5178         }
5179
5180         for_each_sched_entity(se) {
5181                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5182                 cfs_rq->h_nr_running++;
5183
5184                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5185                         break;
5186
5187                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5188                 update_cfs_group(se);
5189         }
5190
5191         if (!se) {
5192                 add_nr_running(rq, 1);
5193                 /*
5194                  * Since new tasks are assigned an initial util_avg equal to
5195                  * half of the spare capacity of their CPU, tiny tasks have the
5196                  * ability to cross the overutilized threshold, which will
5197                  * result in the load balancer ruining all the task placement
5198                  * done by EAS. As a way to mitigate that effect, do not account
5199                  * for the first enqueue operation of new tasks during the
5200                  * overutilized flag detection.
5201                  *
5202                  * A better way of solving this problem would be to wait for
5203                  * the PELT signals of tasks to converge before taking them
5204                  * into account, but that is not straightforward to implement,
5205                  * and the following generally works well enough in practice.
5206                  */
5207                 if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
5208                         update_overutilized_status(rq);
5209
5210         }
5211
5212         if (cfs_bandwidth_used()) {
5213                 /*
5214                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5215                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5216                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5217                  * below.
5218                  */
5219                 for_each_sched_entity(se) {
5220                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5221
5222                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5223                                 break;
5224                 }
5225         }
5226
5227         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5228
5229         hrtick_update(rq);
5230 }
5231
5232 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5233
5234 /*
5235  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5236  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5237  * update the fair scheduling stats:
5238  */
5239 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5240 {
5241         struct cfs_rq *cfs_rq;
5242         struct sched_entity *se = &p->se;
5243         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5244
5245         for_each_sched_entity(se) {
5246                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5247                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5248
5249                 /*
5250                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5251                  *
5252                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5253                  * post the final h_nr_running decrement below.
5254                 */
5255                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5256                         break;
5257                 cfs_rq->h_nr_running--;
5258
5259                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5260                 if (cfs_rq->load.weight) {
5261                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5262                         se = parent_entity(se);
5263                         /*
5264                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5265                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5266                          */
5267                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5268                                 set_next_buddy(se);
5269                         break;
5270                 }
5271                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5272         }
5273
5274         for_each_sched_entity(se) {
5275                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5276                 cfs_rq->h_nr_running--;
5277
5278                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5279                         break;
5280
5281                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5282                 update_cfs_group(se);
5283         }
5284
5285         if (!se)
5286                 sub_nr_running(rq, 1);
5287
5288         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5289         hrtick_update(rq);
5290 }
5291
5292 #ifdef CONFIG_SMP
5293
5294 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5295 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5296 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5297
5298 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5299 /*
5300  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5301  */
5302
5303 /*
5304  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5305  *
5306  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5307  *
5308  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5309  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5310  *
5311  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5312  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5313  *
5314  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5315  *
5316  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5317  *
5318  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5319  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5320  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5321  * fixed_power_int())
5322  *
5323  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5324  */
5325 #define DEGRADE_SHIFT           7
5326
5327 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5328 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5329         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5330         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5331         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5332         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5333         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5334 };
5335
5336 /*
5337  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5338  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5339  * adding any new load.
5340  */
5341 static unsigned long
5342 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5343 {
5344         int j = 0;
5345
5346         if (!missed_updates)
5347                 return load;
5348
5349         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5350                 return 0;
5351
5352         if (idx == 1)
5353                 return load >> missed_updates;
5354
5355         while (missed_updates) {
5356                 if (missed_updates % 2)
5357                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5358
5359                 missed_updates >>= 1;
5360                 j++;
5361         }
5362         return load;
5363 }
5364
5365 static struct {
5366         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5367         atomic_t nr_cpus;
5368         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5369         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5370         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5371 } nohz ____cacheline_aligned;
5372
5373 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5374
5375 /**
5376  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5377  * @this_rq: The rq to update statistics for
5378  * @this_load: The current load
5379  * @pending_updates: The number of missed updates
5380  *
5381  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5382  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5383  *
5384  * This function computes a decaying average:
5385  *
5386  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5387  *
5388  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5389  * the @pending_updates argument.
5390  *
5391  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5392  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5393  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5394  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5395  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5396  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5397  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5398  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5399  *
5400  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5401  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5402  *
5403  * For regular NOHZ, this reduces to:
5404  *
5405  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5406  *
5407  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5408  * term.
5409  */
5410 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5411                             unsigned long pending_updates)
5412 {
5413         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5414         int i, scale;
5415
5416         this_rq->nr_load_updates++;
5417
5418         /* Update our load: */
5419         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5420         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5421                 unsigned long old_load, new_load;
5422
5423                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5424
5425                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5426 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5427                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5428                 if (tickless_load) {
5429                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5430                         /*
5431                          * old_load can never be a negative value because a
5432                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5433                          * original tickless_load.
5434                          */
5435                         old_load += tickless_load;
5436                 }
5437 #endif
5438                 new_load = this_load;
5439                 /*
5440                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5441                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5442                  * example.
5443                  */
5444                 if (new_load > old_load)
5445                         new_load += scale - 1;
5446
5447                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5448         }
5449 }
5450
5451 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5452 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5453 {
5454         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5455 }
5456
5457 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5458 /*
5459  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5460  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5461  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5462  *
5463  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5464  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5465  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5466  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5467  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5468  *
5469  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5470  */
5471
5472 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5473                                  unsigned long curr_jiffies,
5474                                  unsigned long load)
5475 {
5476         unsigned long pending_updates;
5477
5478         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5479         if (pending_updates) {
5480                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5481                 /*
5482                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5483                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5484                  * its weighted load.
5485                  */
5486                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5487         }
5488 }
5489
5490 /*
5491  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5492  * idle balance.
5493  */
5494 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5495 {
5496         /*
5497          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5498          */
5499         if (weighted_cpuload(this_rq))
5500                 return;
5501
5502         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5503 }
5504
5505 /*
5506  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5507  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5508  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5509  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5510  */
5511 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5512 {
5513         struct rq *this_rq = this_rq();
5514
5515         /*
5516          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5517          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5518          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5519          */
5520         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5521 }
5522
5523 /*
5524  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5525  */
5526 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5527 {
5528         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5529         struct rq *this_rq = this_rq();
5530         unsigned long load;
5531         struct rq_flags rf;
5532
5533         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5534                 return;
5535
5536         load = weighted_cpuload(this_rq);
5537         rq_lock(this_rq, &rf);
5538         update_rq_clock(this_rq);
5539         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5540         rq_unlock(this_rq, &rf);
5541 }
5542 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5543 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5544                                         unsigned long curr_jiffies,
5545                                         unsigned long load) { }
5546 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5547
5548 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5549 {
5550 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5551         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5552         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5553 #endif
5554         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5555 }
5556
5557 /*
5558  * Called from scheduler_tick()
5559  */
5560 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5561 {
5562         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5563
5564         if (tick_nohz_tick_stopped())
5565                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5566         else
5567                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5568 }
5569
5570 /*
5571  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5572  * according to the scheduling class and "nice" value.
5573  *
5574  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5575  * balance conservatively.
5576  */
5577 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5578 {
5579         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5580         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5581
5582         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5583                 return total;
5584
5585         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5586 }
5587
5588 /*
5589  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5590  * according to the scheduling class and "nice" value.
5591  */
5592 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5593 {
5594         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5595         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5596
5597         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5598                 return total;
5599
5600         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5601 }
5602
5603 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5604 {
5605         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5606 }
5607
5608 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5609 {
5610         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5611         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5612         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5613
5614         if (nr_running)
5615                 return load_avg / nr_running;
5616
5617         return 0;
5618 }
5619
5620 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5621 {
5622         /*
5623          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5624          * jiffy will not have built up many flips.
5625          */
5626         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5627                 current->wakee_flips >>= 1;
5628                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5629         }
5630
5631         if (current->last_wakee != p) {
5632                 current->last_wakee = p;
5633                 current->wakee_flips++;
5634         }
5635 }
5636
5637 /*
5638  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5639  *
5640  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5641  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5642  *
5643  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5644  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5645  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5646  *
5647  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5648  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5649  *
5650  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5651  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5652  * socket size.
5653  */
5654 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5655 {
5656         unsigned int master = current->wakee_flips;
5657         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5658         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5659
5660         if (master < slave)
5661                 swap(master, slave);
5662         if (slave < factor || master < slave * factor)
5663                 return 0;
5664         return 1;
5665 }
5666
5667 /*
5668  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5669  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5670  * CPU.
5671  *
5672  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5673  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5674  *
5675  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5676  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5677  *                        for the overloaded case.
5678  */
5679 static int
5680 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5681 {
5682         /*
5683          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5684          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5685          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5686          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5687          *
5688          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5689          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5690          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5691          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5692          * on one CPU.
5693          */
5694         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5695                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5696
5697         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5698                 return this_cpu;
5699
5700         return nr_cpumask_bits;
5701 }
5702
5703 static int
5704 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5705                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5706 {
5707         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5708         unsigned long task_load;
5709
5710         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5711
5712         if (sync) {
5713                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5714
5715                 if (current_load > this_eff_load)
5716                         return this_cpu;
5717
5718                 this_eff_load -= current_load;
5719         }
5720
5721         task_load = task_h_load(p);
5722
5723         this_eff_load += task_load;
5724         if (sched_feat(WA_BIAS))
5725                 this_eff_load *= 100;
5726         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5727
5728         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5729         prev_eff_load -= task_load;
5730         if (sched_feat(WA_BIAS))
5731                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5732         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5733
5734         /*
5735          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5736          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5737          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5738          * idle.
5739          */
5740         if (sync)
5741                 prev_eff_load += 1;
5742
5743         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5744 }
5745
5746 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5747                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5748 {
5749         int target = nr_cpumask_bits;
5750
5751         if (sched_feat(WA_IDLE))
5752                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5753
5754         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5755                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5756
5757         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5758         if (target == nr_cpumask_bits)
5759                 return prev_cpu;
5760
5761         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5762         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5763         return target;
5764 }
5765
5766 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5767
5768 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5769 {
5770         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5771 }
5772
5773 /*
5774  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5775  * domain.
5776  *
5777  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5778  */
5779 static struct sched_group *
5780 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5781                   int this_cpu, int sd_flag)
5782 {
5783         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5784         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5785         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5786         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5787         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5788         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5789         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5790         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5791         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5792                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5793
5794         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5795                 load_idx = sd->wake_idx;
5796
5797         do {
5798                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5799                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5800                 int local_group;
5801                 int i;
5802
5803                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5804                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5805                                         &p->cpus_allowed))
5806                         continue;
5807
5808                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5809                                                sched_group_span(group));
5810
5811                 /*
5812                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5813                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5814                  */
5815                 avg_load = 0;
5816                 runnable_load = 0;
5817                 max_spare_cap = 0;
5818
5819                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5820                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5821                         if (local_group)
5822                                 load = source_load(i, load_idx);
5823                         else
5824                                 load = target_load(i, load_idx);
5825
5826                         runnable_load += load;
5827
5828                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5829
5830                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5831
5832                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5833                                 max_spare_cap = spare_cap;
5834                 }
5835
5836                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5837                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5838                                         group->sgc->capacity;
5839                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5840                                         group->sgc->capacity;
5841
5842                 if (local_group) {
5843                         this_runnable_load = runnable_load;
5844                         this_avg_load = avg_load;
5845                         this_spare = max_spare_cap;
5846                 } else {
5847                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5848                                 /*
5849                                  * The runnable load is significantly smaller
5850                                  * so we can pick this new CPU:
5851                                  */
5852                                 min_runnable_load = runnable_load;
5853                                 min_avg_load = avg_load;
5854                                 idlest = group;
5855                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5856                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5857                                 /*
5858                                  * The runnable loads are close so take the
5859                                  * blocked load into account through avg_load:
5860                                  */
5861                                 min_avg_load = avg_load;
5862                                 idlest = group;
5863                         }
5864
5865                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5866                                 most_spare = max_spare_cap;
5867                                 most_spare_sg = group;
5868                         }
5869                 }
5870         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5871
5872         /*
5873          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5874          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5875          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5876          * so we allow for some task stuffing by using
5877          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5878          *
5879          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5880          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5881          * utilization.
5882          */
5883         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5884                 goto skip_spare;
5885
5886         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5887             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5888                 return NULL;
5889
5890         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5891                 return most_spare_sg;
5892
5893 skip_spare:
5894         if (!idlest)
5895                 return NULL;
5896
5897         /*
5898          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5899          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5900          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5901          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5902          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5903          * staying local.
5904          */
5905         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5906             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5907                 return NULL;
5908
5909         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5910                 return NULL;
5911
5912         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5913              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5914                 return NULL;
5915
5916         return idlest;
5917 }
5918
5919 /*
5920  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5921  */
5922 static int
5923 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5924 {
5925         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5926         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5927         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5928         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5929         int shallowest_idle_cpu = -1;
5930         int i;
5931
5932         /* Check if we have any choice: */
5933         if (group->group_weight == 1)
5934                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5935
5936         /* Traverse only the allowed CPUs */
5937         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5938                 if (available_idle_cpu(i)) {
5939                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5940                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5941                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5942                                 /*
5943                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5944                                  * has the smallest exit latency irrespective
5945                                  * of any idle timestamp.
5946                                  */
5947                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5948                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5949                                 shallowest_idle_cpu = i;
5950                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5951                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5952                                 /*
5953                                  * If equal or no active idle state, then
5954                                  * the most recently idled CPU might have
5955                                  * a warmer cache.
5956                                  */
5957                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5958                                 shallowest_idle_cpu = i;
5959                         }
5960                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5961                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5962                         if (load < min_load) {
5963                                 min_load = load;
5964                                 least_loaded_cpu = i;
5965                         }
5966                 }
5967         }
5968
5969         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5970 }
5971
5972 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5973                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
5974 {
5975         int new_cpu = cpu;
5976
5977         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
5978                 return prev_cpu;
5979
5980         /*
5981          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
5982          * prev_cpu's last_update_time.
5983          */
5984         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
5985                 sync_entity_load_avg(&p->se);
5986
5987         while (sd) {
5988                 struct sched_group *group;
5989                 struct sched_domain *tmp;
5990                 int weight;
5991
5992                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5993                         sd = sd->child;
5994                         continue;
5995                 }
5996
5997                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5998                 if (!group) {
5999                         sd = sd->child;
6000                         continue;
6001                 }
6002
6003                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6004                 if (new_cpu == cpu) {
6005                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6006                         sd = sd->child;
6007                         continue;
6008                 }
6009
6010                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6011                 cpu = new_cpu;
6012                 weight = sd->span_weight;
6013                 sd = NULL;
6014                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6015                         if (weight <= tmp->span_weight)
6016                                 break;
6017                         if (tmp->flags & sd_flag)
6018                                 sd = tmp;
6019                 }
6020         }
6021
6022         return new_cpu;
6023 }
6024
6025 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6026 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6027 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6028
6029 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6030 {
6031         struct sched_domain_shared *sds;
6032
6033         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6034         if (sds)
6035                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6036 }
6037
6038 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6039 {
6040         struct sched_domain_shared *sds;
6041
6042         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6043         if (sds)
6044                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6045
6046         return def;
6047 }
6048
6049 /*
6050  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6051  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6052  *
6053  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6054  * state should be fairly cheap.
6055  */
6056 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6057 {
6058         int core = cpu_of(rq);
6059         int cpu;
6060
6061         rcu_read_lock();
6062         if (test_idle_cores(core, true))
6063                 goto unlock;
6064
6065         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6066                 if (cpu == core)
6067                         continue;
6068
6069                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6070                         goto unlock;
6071         }
6072
6073         set_idle_cores(core, 1);
6074 unlock:
6075         rcu_read_unlock();
6076 }
6077
6078 /*
6079  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6080  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6081  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6082  */
6083 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6084 {
6085         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6086         int core, cpu;
6087
6088         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6089                 return -1;
6090
6091         if (!test_idle_cores(target, false))
6092                 return -1;
6093
6094         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6095
6096         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6097                 bool idle = true;
6098
6099                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6100                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6101                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6102                                 idle = false;
6103                 }
6104
6105                 if (idle)
6106                         return core;
6107         }
6108
6109         /*
6110          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6111          */
6112         set_idle_cores(target, 0);
6113
6114         return -1;
6115 }
6116
6117 /*
6118  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6119  */
6120 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6121 {
6122         int cpu;
6123
6124         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6125                 return -1;
6126
6127         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6128                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6129                         continue;
6130                 if (available_idle_cpu(cpu))
6131                         return cpu;
6132         }
6133
6134         return -1;
6135 }
6136
6137 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6138
6139 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6140 {
6141         return -1;
6142 }
6143
6144 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6145 {
6146         return -1;
6147 }
6148
6149 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6150
6151 /*
6152  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6153  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6154  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6155  */
6156 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6157 {
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         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
6189                 if (!--nr)
6190                         return -1;
6191                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6192                         continue;
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         lsub_positive(&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                         lsub_positive(&estimated, _task_util_est(p));
6385
6386                 util = max(util, estimated);
6387         }
6388
6389         /*
6390          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6391          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6392          * the cpu_util call.
6393          */
6394         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6395 }
6396
6397 /*
6398  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6399  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6400  *
6401  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6402  * BALANCE_WAKE sort things out.
6403  */
6404 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6405 {
6406         long min_cap, max_cap;
6407
6408         if (!static_branch_unlikely(&sched_asym_cpucapacity))
6409                 return 0;
6410
6411         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6412         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6413
6414         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6415         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6416                 return 0;
6417
6418         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6419         sync_entity_load_avg(&p->se);
6420
6421         return !task_fits_capacity(p, min_cap);
6422 }
6423
6424 /*
6425  * Predicts what cpu_util(@cpu) would return if @p was migrated (and enqueued)
6426  * to @dst_cpu.
6427  */
6428 static unsigned long cpu_util_next(int cpu, struct task_struct *p, int dst_cpu)
6429 {
6430         struct cfs_rq *cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6431         unsigned long util_est, util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6432
6433         /*
6434          * If @p migrates from @cpu to another, remove its contribution. Or,
6435          * if @p migrates from another CPU to @cpu, add its contribution. In
6436          * the other cases, @cpu is not impacted by the migration, so the
6437          * util_avg should already be correct.
6438          */
6439         if (task_cpu(p) == cpu && dst_cpu != cpu)
6440                 sub_positive(&util, task_util(p));
6441         else if (task_cpu(p) != cpu && dst_cpu == cpu)
6442                 util += task_util(p);
6443
6444         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6445                 util_est = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6446
6447                 /*
6448                  * During wake-up, the task isn't enqueued yet and doesn't
6449                  * appear in the cfs_rq->avg.util_est.enqueued of any rq,
6450                  * so just add it (if needed) to "simulate" what will be
6451                  * cpu_util() after the task has been enqueued.
6452                  */
6453                 if (dst_cpu == cpu)
6454                         util_est += _task_util_est(p);
6455
6456                 util = max(util, util_est);
6457         }
6458
6459         return min(util, capacity_orig_of(cpu));
6460 }
6461
6462 /*
6463  * compute_energy(): Estimates the energy that would be consumed if @p was
6464  * migrated to @dst_cpu. compute_energy() predicts what will be the utilization
6465  * landscape of the * CPUs after the task migration, and uses the Energy Model
6466  * to compute what would be the energy if we decided to actually migrate that
6467  * task.
6468  */
6469 static long
6470 compute_energy(struct task_struct *p, int dst_cpu, struct perf_domain *pd)
6471 {
6472         long util, max_util, sum_util, energy = 0;
6473         int cpu;
6474
6475         for (; pd; pd = pd->next) {
6476                 max_util = sum_util = 0;
6477                 /*
6478                  * The capacity state of CPUs of the current rd can be driven by
6479                  * CPUs of another rd if they belong to the same performance
6480                  * domain. So, account for the utilization of these CPUs too
6481                  * by masking pd with cpu_online_mask instead of the rd span.
6482                  *
6483                  * If an entire performance domain is outside of the current rd,
6484                  * it will not appear in its pd list and will not be accounted
6485                  * by compute_energy().
6486                  */
6487                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), cpu_online_mask) {
6488                         util = cpu_util_next(cpu, p, dst_cpu);
6489                         util = schedutil_energy_util(cpu, util);
6490                         max_util = max(util, max_util);
6491                         sum_util += util;
6492                 }
6493
6494                 energy += em_pd_energy(pd->em_pd, max_util, sum_util);
6495         }
6496
6497         return energy;
6498 }
6499
6500 /*
6501  * find_energy_efficient_cpu(): Find most energy-efficient target CPU for the
6502  * waking task. find_energy_efficient_cpu() looks for the CPU with maximum
6503  * spare capacity in each performance domain and uses it as a potential
6504  * candidate to execute the task. Then, it uses the Energy Model to figure
6505  * out which of the CPU candidates is the most energy-efficient.
6506  *
6507  * The rationale for this heuristic is as follows. In a performance domain,
6508  * all the most energy efficient CPU candidates (according to the Energy
6509  * Model) are those for which we'll request a low frequency. When there are
6510  * several CPUs for which the frequency request will be the same, we don't
6511  * have enough data to break the tie between them, because the Energy Model
6512  * only includes active power costs. With this model, if we assume that
6513  * frequency requests follow utilization (e.g. using schedutil), the CPU with
6514  * the maximum spare capacity in a performance domain is guaranteed to be among
6515  * the best candidates of the performance domain.
6516  *
6517  * In practice, it could be preferable from an energy standpoint to pack
6518  * small tasks on a CPU in order to let other CPUs go in deeper idle states,
6519  * but that could also hurt our chances to go cluster idle, and we have no
6520  * ways to tell with the current Energy Model if this is actually a good
6521  * idea or not. So, find_energy_efficient_cpu() basically favors
6522  * cluster-packing, and spreading inside a cluster. That should at least be
6523  * a good thing for latency, and this is consistent with the idea that most
6524  * of the energy savings of EAS come from the asymmetry of the system, and
6525  * not so much from breaking the tie between identical CPUs. That's also the
6526  * reason why EAS is enabled in the topology code only for systems where
6527  * SD_ASYM_CPUCAPACITY is set.
6528  *
6529  * NOTE: Forkees are not accepted in the energy-aware wake-up path because
6530  * they don't have any useful utilization data yet and it's not possible to
6531  * forecast their impact on energy consumption. Consequently, they will be
6532  * placed by find_idlest_cpu() on the least loaded CPU, which might turn out
6533  * to be energy-inefficient in some use-cases. The alternative would be to
6534  * bias new tasks towards specific types of CPUs first, or to try to infer
6535  * their util_avg from the parent task, but those heuristics could hurt
6536  * other use-cases too. So, until someone finds a better way to solve this,
6537  * let's keep things simple by re-using the existing slow path.
6538  */
6539
6540 static int find_energy_efficient_cpu(struct task_struct *p, int prev_cpu)
6541 {
6542         unsigned long prev_energy = ULONG_MAX, best_energy = ULONG_MAX;
6543         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
6544         int cpu, best_energy_cpu = prev_cpu;
6545         struct perf_domain *head, *pd;
6546         unsigned long cpu_cap, util;
6547         struct sched_domain *sd;
6548
6549         rcu_read_lock();
6550         pd = rcu_dereference(rd->pd);
6551         if (!pd || READ_ONCE(rd->overutilized))
6552                 goto fail;
6553         head = pd;
6554
6555         /*
6556          * Energy-aware wake-up happens on the lowest sched_domain starting
6557          * from sd_asym_cpucapacity spanning over this_cpu and prev_cpu.
6558          */
6559         sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_asym_cpucapacity));
6560         while (sd && !cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(sd)))
6561                 sd = sd->parent;
6562         if (!sd)
6563                 goto fail;
6564
6565         sync_entity_load_avg(&p->se);
6566         if (!task_util_est(p))
6567                 goto unlock;
6568
6569         for (; pd; pd = pd->next) {
6570                 unsigned long cur_energy, spare_cap, max_spare_cap = 0;
6571                 int max_spare_cap_cpu = -1;
6572
6573                 for_each_cpu_and(cpu, perf_domain_span(pd), sched_domain_span(sd)) {
6574                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6575                                 continue;
6576
6577                         /* Skip CPUs that will be overutilized. */
6578                         util = cpu_util_next(cpu, p, cpu);
6579                         cpu_cap = capacity_of(cpu);
6580                         if (cpu_cap * 1024 < util * capacity_margin)
6581                                 continue;
6582
6583                         /* Always use prev_cpu as a candidate. */
6584                         if (cpu == prev_cpu) {
6585                                 prev_energy = compute_energy(p, prev_cpu, head);
6586                                 best_energy = min(best_energy, prev_energy);
6587                                 continue;
6588                         }
6589
6590                         /*
6591                          * Find the CPU with the maximum spare capacity in
6592                          * the performance domain
6593                          */
6594                         spare_cap = cpu_cap - util;
6595                         if (spare_cap > max_spare_cap) {
6596                                 max_spare_cap = spare_cap;
6597                                 max_spare_cap_cpu = cpu;
6598                         }
6599                 }
6600
6601                 /* Evaluate the energy impact of using this CPU. */
6602                 if (max_spare_cap_cpu >= 0) {
6603                         cur_energy = compute_energy(p, max_spare_cap_cpu, head);
6604                         if (cur_energy < best_energy) {
6605                                 best_energy = cur_energy;
6606                                 best_energy_cpu = max_spare_cap_cpu;
6607                         }
6608                 }
6609         }
6610 unlock:
6611         rcu_read_unlock();
6612
6613         /*
6614          * Pick the best CPU if prev_cpu cannot be used, or if it saves at
6615          * least 6% of the energy used by prev_cpu.
6616          */
6617         if (prev_energy == ULONG_MAX)
6618                 return best_energy_cpu;
6619
6620         if ((prev_energy - best_energy) > (prev_energy >> 4))
6621                 return best_energy_cpu;
6622
6623         return prev_cpu;
6624
6625 fail:
6626         rcu_read_unlock();
6627
6628         return -1;
6629 }
6630
6631 /*
6632  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6633  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6634  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6635  *
6636  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6637  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6638  *
6639  * Returns the target CPU number.
6640  *
6641  * preempt must be disabled.
6642  */
6643 static int
6644 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6645 {
6646         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6647         int cpu = smp_processor_id();
6648         int new_cpu = prev_cpu;
6649         int want_affine = 0;
6650         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6651
6652         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6653                 record_wakee(p);
6654
6655                 if (sched_energy_enabled()) {
6656                         new_cpu = find_energy_efficient_cpu(p, prev_cpu);
6657                         if (new_cpu >= 0)
6658                                 return new_cpu;
6659                         new_cpu = prev_cpu;
6660                 }
6661
6662                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu) &&
6663                               cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6664         }
6665
6666         rcu_read_lock();
6667         for_each_domain(cpu, tmp) {
6668                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6669                         break;
6670
6671                 /*
6672                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6673                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6674                  */
6675                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6676                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6677                         if (cpu != prev_cpu)
6678                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6679
6680                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6681                         break;
6682                 }
6683
6684                 if (tmp->flags & sd_flag)
6685                         sd = tmp;
6686                 else if (!want_affine)
6687                         break;
6688         }
6689
6690         if (unlikely(sd)) {
6691                 /* Slow path */
6692                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6693         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6694                 /* Fast path */
6695
6696                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6697
6698                 if (want_affine)
6699                         current->recent_used_cpu = cpu;
6700         }
6701         rcu_read_unlock();
6702
6703         return new_cpu;
6704 }
6705
6706 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6707
6708 /*
6709  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6710  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6711  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6712  */
6713 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6714 {
6715         /*
6716          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6717          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6718          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6719          * the task on the new runqueue.
6720          */
6721         if (p->state == TASK_WAKING) {
6722                 struct sched_entity *se = &p->se;
6723                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6724                 u64 min_vruntime;
6725
6726 #ifndef CONFIG_64BIT
6727                 u64 min_vruntime_copy;
6728
6729                 do {
6730                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6731                         smp_rmb();
6732                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6733                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6734 #else
6735                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6736 #endif
6737
6738                 se->vruntime -= min_vruntime;
6739         }
6740
6741         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6742                 /*
6743                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6744                  * rq->lock and can modify state directly.
6745                  */
6746                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6747                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6748
6749         } else {
6750                 /*
6751                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6752                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6753                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6754                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6755                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6756                  * sounds not bad.
6757                  */
6758                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6759         }
6760
6761         /* Tell new CPU we are migrated */
6762         p->se.avg.last_update_time = 0;
6763
6764         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6765         p->se.exec_start = 0;
6766
6767         update_scan_period(p, new_cpu);
6768 }
6769
6770 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6771 {
6772         remove_entity_load_avg(&p->se);
6773 }
6774 #endif /* CONFIG_SMP */
6775
6776 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6777 {
6778         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6779
6780         /*
6781          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6782          * to virtual-time in his units.
6783          *
6784          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6785          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6786          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6787          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6788          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6789          *
6790          * This is especially important for buddies when the leftmost
6791          * task is higher priority than the buddy.
6792          */
6793         return calc_delta_fair(gran, se);
6794 }
6795
6796 /*
6797  * Should 'se' preempt 'curr'.
6798  *
6799  *             |s1
6800  *        |s2
6801  *   |s3
6802  *         g
6803  *      |<--->|c
6804  *
6805  *  w(c, s1) = -1
6806  *  w(c, s2) =  0
6807  *  w(c, s3) =  1
6808  *
6809  */
6810 static int
6811 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6812 {
6813         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6814
6815         if (vdiff <= 0)
6816                 return -1;
6817
6818         gran = wakeup_gran(se);
6819         if (vdiff > gran)
6820                 return 1;
6821
6822         return 0;
6823 }
6824
6825 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6826 {
6827         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6828                 return;
6829
6830         for_each_sched_entity(se) {
6831                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6832                         return;
6833                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6834         }
6835 }
6836
6837 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6838 {
6839         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_has_idle_policy(task_of(se))))
6840                 return;
6841
6842         for_each_sched_entity(se) {
6843                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6844                         return;
6845                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6846         }
6847 }
6848
6849 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6850 {
6851         for_each_sched_entity(se)
6852                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6853 }
6854
6855 /*
6856  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6857  */
6858 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6859 {
6860         struct task_struct *curr = rq->curr;
6861         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6862         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6863         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6864         int next_buddy_marked = 0;
6865
6866         if (unlikely(se == pse))
6867                 return;
6868
6869         /*
6870          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6871          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6872          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6873          * next-buddy nomination below.
6874          */
6875         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6876                 return;
6877
6878         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6879                 set_next_buddy(pse);
6880                 next_buddy_marked = 1;
6881         }
6882
6883         /*
6884          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6885          * wake up path.
6886          *
6887          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6888          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6889          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6890          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6891          * below.
6892          */
6893         if (test_tsk_need_resched(curr))
6894                 return;
6895
6896         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6897         if (unlikely(task_has_idle_policy(curr)) &&
6898             likely(!task_has_idle_policy(p)))
6899                 goto preempt;
6900
6901         /*
6902          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6903          * is driven by the tick):
6904          */
6905         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6906                 return;
6907
6908         find_matching_se(&se, &pse);
6909         update_curr(cfs_rq_of(se));
6910         BUG_ON(!pse);
6911         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6912                 /*
6913                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6914                  * triggering this preemption.
6915                  */
6916                 if (!next_buddy_marked)
6917                         set_next_buddy(pse);
6918                 goto preempt;
6919         }
6920
6921         return;
6922
6923 preempt:
6924         resched_curr(rq);
6925         /*
6926          * Only set the backward buddy when the current task is still
6927          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6928          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6929          * point, either of which can * drop the rq lock.
6930          *
6931          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6932          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6933          */
6934         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6935                 return;
6936
6937         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6938                 set_last_buddy(se);
6939 }
6940
6941 static struct task_struct *
6942 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6943 {
6944         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6945         struct sched_entity *se;
6946         struct task_struct *p;
6947         int new_tasks;
6948
6949 again:
6950         if (!cfs_rq->nr_running)
6951                 goto idle;
6952
6953 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6954         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6955                 goto simple;
6956
6957         /*
6958          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6959          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6960          *
6961          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6962          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6963          */
6964
6965         do {
6966                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6967
6968                 /*
6969                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6970                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6971                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6972                  * forget we've ever seen it.
6973                  */
6974                 if (curr) {
6975                         if (curr->on_rq)
6976                                 update_curr(cfs_rq);
6977                         else
6978                                 curr = NULL;
6979
6980                         /*
6981                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6982                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6983                          * Therefore the nr_running test will indeed
6984                          * be correct.
6985                          */
6986                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6987                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6988
6989                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6990                                         goto idle;
6991
6992                                 goto simple;
6993                         }
6994                 }
6995
6996                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6997                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6998         } while (cfs_rq);
6999
7000         p = task_of(se);
7001
7002         /*
7003          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
7004          * is a different task than we started out with, try and touch the
7005          * least amount of cfs_rqs.
7006          */
7007         if (prev != p) {
7008                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
7009
7010                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
7011                         int se_depth = se->depth;
7012                         int pse_depth = pse->depth;
7013
7014                         if (se_depth <= pse_depth) {
7015                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
7016                                 pse = parent_entity(pse);
7017                         }
7018                         if (se_depth >= pse_depth) {
7019                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
7020                                 se = parent_entity(se);
7021                         }
7022                 }
7023
7024                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
7025                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7026         }
7027
7028         goto done;
7029 simple:
7030 #endif
7031
7032         put_prev_task(rq, prev);
7033
7034         do {
7035                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
7036                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7037                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7038         } while (cfs_rq);
7039
7040         p = task_of(se);
7041
7042 done: __maybe_unused;
7043 #ifdef CONFIG_SMP
7044         /*
7045          * Move the next running task to the front of
7046          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
7047          * one.
7048          */
7049         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
7050 #endif
7051
7052         if (hrtick_enabled(rq))
7053                 hrtick_start_fair(rq, p);
7054
7055         update_misfit_status(p, rq);
7056
7057         return p;
7058
7059 idle:
7060         update_misfit_status(NULL, rq);
7061         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
7062
7063         /*
7064          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
7065          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
7066          * must re-start the pick_next_entity() loop.
7067          */
7068         if (new_tasks < 0)
7069                 return RETRY_TASK;
7070
7071         if (new_tasks > 0)
7072                 goto again;
7073
7074         /*
7075          * rq is about to be idle, check if we need to update the
7076          * lost_idle_time of clock_pelt
7077          */
7078         update_idle_rq_clock_pelt(rq);
7079
7080         return NULL;
7081 }
7082
7083 /*
7084  * Account for a descheduled task:
7085  */
7086 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
7087 {
7088         struct sched_entity *se = &prev->se;
7089         struct cfs_rq *cfs_rq;
7090
7091         for_each_sched_entity(se) {
7092                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7093                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
7094         }
7095 }
7096
7097 /*
7098  * sched_yield() is very simple
7099  *
7100  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
7101  */
7102 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
7103 {
7104         struct task_struct *curr = rq->curr;
7105         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
7106         struct sched_entity *se = &curr->se;
7107
7108         /*
7109          * Are we the only task in the tree?
7110          */
7111         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
7112                 return;
7113
7114         clear_buddies(cfs_rq, se);
7115
7116         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
7117                 update_rq_clock(rq);
7118                 /*
7119                  * Update run-time statistics of the 'current'.
7120                  */
7121                 update_curr(cfs_rq);
7122                 /*
7123                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
7124                  * so we don't do microscopic update in schedule()
7125                  * and double the fastpath cost.
7126                  */
7127                 rq_clock_skip_update(rq);
7128         }
7129
7130         set_skip_buddy(se);
7131 }
7132
7133 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
7134 {
7135         struct sched_entity *se = &p->se;
7136
7137         /* throttled hierarchies are not runnable */
7138         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
7139                 return false;
7140
7141         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
7142         set_next_buddy(se);
7143
7144         yield_task_fair(rq);
7145
7146         return true;
7147 }
7148
7149 #ifdef CONFIG_SMP
7150 /**************************************************
7151  * Fair scheduling class load-balancing methods.
7152  *
7153  * BASICS
7154  *
7155  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
7156  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
7157  * time to each task. This is expressed in the following equation:
7158  *
7159  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
7160  *
7161  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
7162  * W_i,0 is defined as:
7163  *
7164  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
7165  *
7166  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
7167  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
7168  *
7169  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
7170  * weight:
7171  *
7172  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
7173  *
7174  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
7175  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
7176  * can also include other factors [XXX].
7177  *
7178  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
7179  * directly from (1):
7180  *
7181  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7182  *
7183  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7184  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7185  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7186  *
7187  * [XXX expand on:
7188  *     - infeasible weights;
7189  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7190  *
7191  *
7192  * SCHED DOMAINS
7193  *
7194  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7195  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7196  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7197  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7198  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7199  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7200  * the groups.
7201  *
7202  * This yields:
7203  *
7204  *     log_2 n     1     n
7205  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7206  *     i = 0      2^i   2^i
7207  *                               `- size of each group
7208  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7209  *         |         `- freq
7210  *         `- sum over all levels
7211  *
7212  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7213  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7214  *
7215  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7216  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7217  *
7218  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7219  *
7220  *             log_2 n
7221  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7222  *             k = 0
7223  *
7224  * And you'll find that:
7225  *
7226  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7227  *
7228  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7229  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7230  * of:
7231  *
7232  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7233  *
7234  *
7235  * WORK CONSERVING
7236  *
7237  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7238  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7239  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7240  *
7241  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7242  * time.
7243  *
7244  * [XXX more?]
7245  *
7246  *
7247  * CGROUPS
7248  *
7249  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7250  *
7251  *                                s_k,i
7252  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7253  *                                 S_k
7254  *
7255  * Where
7256  *
7257  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7258  *
7259  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7260  *
7261  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7262  * property.
7263  *
7264  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7265  *      rewrite all of this once again.]
7266  */
7267
7268 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7269
7270 enum fbq_type { regular, remote, all };
7271
7272 enum group_type {
7273         group_other = 0,
7274         group_misfit_task,
7275         group_imbalanced,
7276         group_overloaded,
7277 };
7278
7279 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7280 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7281 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7282 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7283 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7284 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7285
7286 struct lb_env {
7287         struct sched_domain     *sd;
7288
7289         struct rq               *src_rq;
7290         int                     src_cpu;
7291
7292         int                     dst_cpu;
7293         struct rq               *dst_rq;
7294
7295         struct cpumask          *dst_grpmask;
7296         int                     new_dst_cpu;
7297         enum cpu_idle_type      idle;
7298         long                    imbalance;
7299         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7300         struct cpumask          *cpus;
7301
7302         unsigned int            flags;
7303
7304         unsigned int            loop;
7305         unsigned int            loop_break;
7306         unsigned int            loop_max;
7307
7308         enum fbq_type           fbq_type;
7309         enum group_type         src_grp_type;
7310         struct list_head        tasks;
7311 };
7312
7313 /*
7314  * Is this task likely cache-hot:
7315  */
7316 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7317 {
7318         s64 delta;
7319
7320         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7321
7322         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7323                 return 0;
7324
7325         if (unlikely(task_has_idle_policy(p)))
7326                 return 0;
7327
7328         /*
7329          * Buddy candidates are cache hot:
7330          */
7331         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7332                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7333                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7334                 return 1;
7335
7336         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7337                 return 1;
7338         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7339                 return 0;
7340
7341         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7342
7343         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7344 }
7345
7346 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7347 /*
7348  * Returns 1, if task migration degrades locality
7349  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7350  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7351  */
7352 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7353 {
7354         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7355         unsigned long src_weight, dst_weight;
7356         int src_nid, dst_nid, dist;
7357
7358         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7359                 return -1;
7360
7361         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7362                 return -1;
7363
7364         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7365         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7366
7367         if (src_nid == dst_nid)
7368                 return -1;
7369
7370         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7371         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7372                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7373                         return 1;
7374                 else
7375                         return -1;
7376         }
7377
7378         /* Encourage migration to the preferred node. */
7379         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7380                 return 0;
7381
7382         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7383         if (env->idle == CPU_IDLE)
7384                 return -1;
7385
7386         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7387         if (numa_group) {
7388                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7389                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7390         } else {
7391                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7392                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7393         }
7394
7395         return dst_weight < src_weight;
7396 }
7397
7398 #else
7399 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7400                                              struct lb_env *env)
7401 {
7402         return -1;
7403 }
7404 #endif
7405
7406 /*
7407  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7408  */
7409 static
7410 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7411 {
7412         int tsk_cache_hot;
7413
7414         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7415
7416         /*
7417          * We do not migrate tasks that are:
7418          * 1) throttled_lb_pair, or
7419          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7420          * 3) running (obviously), or
7421          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7422          */
7423         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7424                 return 0;
7425
7426         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7427                 int cpu;
7428
7429                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7430
7431                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7432
7433                 /*
7434                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7435                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7436                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7437                  *
7438                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7439                  * already computed one in current iteration.
7440                  */
7441                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7442                         return 0;
7443
7444                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7445                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7446                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7447                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7448                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7449                                 break;
7450                         }
7451                 }
7452
7453                 return 0;
7454         }
7455
7456         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7457         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7458
7459         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7460                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7461                 return 0;
7462         }
7463
7464         /*
7465          * Aggressive migration if:
7466          * 1) destination numa is preferred
7467          * 2) task is cache cold, or
7468          * 3) too many balance attempts have failed.
7469          */
7470         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7471         if (tsk_cache_hot == -1)
7472                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7473
7474         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7475             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7476                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7477                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7478                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7479                 }
7480                 return 1;
7481         }
7482
7483         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7484         return 0;
7485 }
7486
7487 /*
7488  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7489  */
7490 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7491 {
7492         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7493
7494         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7495         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7496         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7497 }
7498
7499 /*
7500  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7501  * part of active balancing operations within "domain".
7502  *
7503  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7504  */
7505 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7506 {
7507         struct task_struct *p;
7508
7509         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7510
7511         list_for_each_entry_reverse(p,
7512                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7513                 if (!can_migrate_task(p, env))
7514                         continue;
7515
7516                 detach_task(p, env);
7517
7518                 /*
7519                  * Right now, this is only the second place where
7520                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7521                  * so we can safely collect stats here rather than
7522                  * inside detach_tasks().
7523                  */
7524                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7525                 return p;
7526         }
7527         return NULL;
7528 }
7529
7530 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7531
7532 /*
7533  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7534  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7535  *
7536  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7537  */
7538 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7539 {
7540         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7541         struct task_struct *p;
7542         unsigned long load;
7543         int detached = 0;
7544
7545         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7546
7547         if (env->imbalance <= 0)
7548                 return 0;
7549
7550         while (!list_empty(tasks)) {
7551                 /*
7552                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7553                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7554                  */
7555                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7556                         break;
7557
7558                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7559
7560                 env->loop++;
7561                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7562                 if (env->loop > env->loop_max)
7563                         break;
7564
7565                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7566                 if (env->loop > env->loop_break) {
7567                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7568                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7569                         break;
7570                 }
7571
7572                 if (!can_migrate_task(p, env))
7573                         goto next;
7574
7575                 load = task_h_load(p);
7576
7577                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7578                         goto next;
7579
7580                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7581                         goto next;
7582
7583                 detach_task(p, env);
7584                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7585
7586                 detached++;
7587                 env->imbalance -= load;
7588
7589 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7590                 /*
7591                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7592                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7593                  * the critical section.
7594                  */
7595                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7596                         break;
7597 #endif
7598
7599                 /*
7600                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7601                  * weighted load.
7602                  */
7603                 if (env->imbalance <= 0)
7604                         break;
7605
7606                 continue;
7607 next:
7608                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7609         }
7610
7611         /*
7612          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7613          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7614          * than inside detach_one_task().
7615          */
7616         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7617
7618         return detached;
7619 }
7620
7621 /*
7622  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7623  */
7624 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7625 {
7626         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7627
7628         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7629         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7630         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7631         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7632 }
7633
7634 /*
7635  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7636  * its new rq.
7637  */
7638 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7639 {
7640         struct rq_flags rf;
7641
7642         rq_lock(rq, &rf);
7643         update_rq_clock(rq);
7644         attach_task(rq, p);
7645         rq_unlock(rq, &rf);
7646 }
7647
7648 /*
7649  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7650  * new rq.
7651  */
7652 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7653 {
7654         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7655         struct task_struct *p;
7656         struct rq_flags rf;
7657
7658         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7659         update_rq_clock(env->dst_rq);
7660
7661         while (!list_empty(tasks)) {
7662                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7663                 list_del_init(&p->se.group_node);
7664
7665                 attach_task(env->dst_rq, p);
7666         }
7667
7668         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7669 }
7670
7671 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7672 {
7673         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7674                 return true;
7675
7676         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7677                 return true;
7678
7679         return false;
7680 }
7681
7682 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7683 {
7684         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7685                 return true;
7686
7687         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7688                 return true;
7689
7690 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7691         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7692                 return true;
7693 #endif
7694
7695         return false;
7696 }
7697
7698 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7699
7700 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7701 {
7702         if (cfs_rq->load.weight)
7703                 return false;
7704
7705         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7706                 return false;
7707
7708         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7709                 return false;
7710
7711         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7712                 return false;
7713
7714         return true;
7715 }
7716
7717 static void update_blocked_averages(int cpu)
7718 {
7719         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7720         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7721         const struct sched_class *curr_class;
7722         struct rq_flags rf;
7723         bool done = true;
7724
7725         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7726         update_rq_clock(rq);
7727
7728         /*
7729          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7730          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7731          */
7732         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7733                 struct sched_entity *se;
7734
7735                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq))
7736                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7737
7738                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7739                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7740                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7741                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, 0);
7742
7743                 /*
7744                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7745                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7746                  */
7747                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7748                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7749
7750                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7751                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7752                         done = false;
7753         }
7754
7755         curr_class = rq->curr->sched_class;
7756         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7757         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7758         update_irq_load_avg(rq, 0);
7759         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7760         if (others_have_blocked(rq))
7761                 done = false;
7762
7763 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7764         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7765         if (done)
7766                 rq->has_blocked_load = 0;
7767 #endif
7768         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7769 }
7770
7771 /*
7772  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7773  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7774  * group is a fraction of its parents load.
7775  */
7776 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7777 {
7778         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7779         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7780         unsigned long now = jiffies;
7781         unsigned long load;
7782
7783         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7784                 return;
7785
7786         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7787         for_each_sched_entity(se) {
7788                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7789                 cfs_rq->h_load_next = se;
7790                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7791                         break;
7792         }
7793
7794         if (!se) {
7795                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7796                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7797         }
7798
7799         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7800                 load = cfs_rq->h_load;
7801                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7802                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7803                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7804                 cfs_rq->h_load = load;
7805                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7806         }
7807 }
7808
7809 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7810 {
7811         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7812
7813         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7814         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7815                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7816 }
7817 #else
7818 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7819 {
7820         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7821         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7822         const struct sched_class *curr_class;
7823         struct rq_flags rf;
7824
7825         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7826         update_rq_clock(rq);
7827         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_pelt(cfs_rq), cfs_rq);
7828
7829         curr_class = rq->curr->sched_class;
7830         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7831         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_pelt(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7832         update_irq_load_avg(rq, 0);
7833 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7834         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7835         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7836                 rq->has_blocked_load = 0;
7837 #endif
7838         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7839 }
7840
7841 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7842 {
7843         return p->se.avg.load_avg;
7844 }
7845 #endif
7846
7847 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7848
7849 /*
7850  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7851  */
7852 struct sg_lb_stats {
7853         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7854         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7855         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7856         unsigned long load_per_task;
7857         unsigned long group_capacity;
7858         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7859         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7860         unsigned int idle_cpus;
7861         unsigned int group_weight;
7862         enum group_type group_type;
7863         int group_no_capacity;
7864         unsigned long group_misfit_task_load; /* A CPU has a task too big for its capacity */
7865 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7866         unsigned int nr_numa_running;
7867         unsigned int nr_preferred_running;
7868 #endif
7869 };
7870
7871 /*
7872  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7873  *               during load balancing.
7874  */
7875 struct sd_lb_stats {
7876         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7877         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7878         unsigned long total_running;
7879         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7880         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7881         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7882
7883         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7884         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7885 };
7886
7887 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7888 {
7889         /*
7890          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7891          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7892          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7893          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7894          */
7895         *sds = (struct sd_lb_stats){
7896                 .busiest = NULL,
7897                 .local = NULL,
7898                 .total_running = 0UL,
7899                 .total_load = 0UL,
7900                 .total_capacity = 0UL,
7901                 .busiest_stat = {
7902                         .avg_load = 0UL,
7903                         .sum_nr_running = 0,
7904                         .group_type = group_other,
7905                 },
7906         };
7907 }
7908
7909 /**
7910  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7911  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7912  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7913  *
7914  * Return: The load index.
7915  */
7916 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7917                                         enum cpu_idle_type idle)
7918 {
7919         int load_idx;
7920
7921         switch (idle) {
7922         case CPU_NOT_IDLE:
7923                 load_idx = sd->busy_idx;
7924                 break;
7925
7926         case CPU_NEWLY_IDLE:
7927                 load_idx = sd->newidle_idx;
7928                 break;
7929         default:
7930                 load_idx = sd->idle_idx;
7931                 break;
7932         }
7933
7934         return load_idx;
7935 }
7936
7937 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7938 {
7939         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7940         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7941         unsigned long used, free;
7942         unsigned long irq;
7943
7944         irq = cpu_util_irq(rq);
7945
7946         if (unlikely(irq >= max))
7947                 return 1;
7948
7949         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7950         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7951
7952         if (unlikely(used >= max))
7953                 return 1;
7954
7955         free = max - used;
7956
7957         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7958 }
7959
7960 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7961 {
7962         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7963         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7964
7965         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7966
7967         if (!capacity)
7968                 capacity = 1;
7969
7970         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7971         sdg->sgc->capacity = capacity;
7972         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7973         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7974 }
7975
7976 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7977 {
7978         struct sched_domain *child = sd->child;
7979         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7980         unsigned long capacity, min_capacity, max_capacity;
7981         unsigned long interval;
7982
7983         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7984         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7985         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7986
7987         if (!child) {
7988                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7989                 return;
7990         }
7991
7992         capacity = 0;
7993         min_capacity = ULONG_MAX;
7994         max_capacity = 0;
7995
7996         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7997                 /*
7998                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7999                  * span the current group.
8000                  */
8001
8002                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
8003                         struct sched_group_capacity *sgc;
8004                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8005
8006                         /*
8007                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
8008                          * gets here before we've attached the domains to the
8009                          * runqueues.
8010                          *
8011                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
8012                          * in update_cpu_capacity().
8013                          *
8014                          * This avoids capacity from being 0 and
8015                          * causing divide-by-zero issues on boot.
8016                          */
8017                         if (unlikely(!rq->sd)) {
8018                                 capacity += capacity_of(cpu);
8019                         } else {
8020                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
8021                                 capacity += sgc->capacity;
8022                         }
8023
8024                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
8025                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
8026                 }
8027         } else  {
8028                 /*
8029                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
8030                  * span the current group.
8031                  */
8032
8033                 group = child->groups;
8034                 do {
8035                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
8036
8037                         capacity += sgc->capacity;
8038                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
8039                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
8040                         group = group->next;
8041                 } while (group != child->groups);
8042         }
8043
8044         sdg->sgc->capacity = capacity;
8045         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
8046         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
8047 }
8048
8049 /*
8050  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
8051  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
8052  * Return true is the capacity is reduced
8053  */
8054 static inline int
8055 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
8056 {
8057         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
8058                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
8059 }
8060
8061 /*
8062  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
8063  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
8064  *
8065  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
8066  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
8067  * Something like:
8068  *
8069  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
8070  *              *     * * *
8071  *
8072  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
8073  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
8074  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
8075  *
8076  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
8077  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
8078  * moving tasks due to affinity constraints.
8079  *
8080  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
8081  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
8082  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
8083  * to create an effective group imbalance.
8084  *
8085  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
8086  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
8087  * subtle and fragile situation.
8088  */
8089
8090 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
8091 {
8092         return group->sgc->imbalance;
8093 }
8094
8095 /*
8096  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
8097  * be used by some tasks.
8098  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
8099  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
8100  * available capacity for CFS tasks.
8101  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
8102  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
8103  * capacity in meaningful for the load balancer.
8104  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
8105  * any benefit for the load balance.
8106  */
8107 static inline bool
8108 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8109 {
8110         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
8111                 return true;
8112
8113         if ((sgs->group_capacity * 100) >
8114                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8115                 return true;
8116
8117         return false;
8118 }
8119
8120 /*
8121  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
8122  *  handle.
8123  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
8124  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
8125  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
8126  *  false.
8127  */
8128 static inline bool
8129 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
8130 {
8131         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
8132                 return false;
8133
8134         if ((sgs->group_capacity * 100) <
8135                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
8136                 return true;
8137
8138         return false;
8139 }
8140
8141 /*
8142  * group_smaller_min_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8143  * per-CPU capacity than sched_group ref.
8144  */
8145 static inline bool
8146 group_smaller_min_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8147 {
8148         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
8149                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
8150 }
8151
8152 /*
8153  * group_smaller_max_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
8154  * per-CPU capacity_orig than sched_group ref.
8155  */
8156 static inline bool
8157 group_smaller_max_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
8158 {
8159         return sg->sgc->max_capacity * capacity_margin <
8160                                                 ref->sgc->max_capacity * 1024;
8161 }
8162
8163 static inline enum
8164 group_type group_classify(struct sched_group *group,
8165                           struct sg_lb_stats *sgs)
8166 {
8167         if (sgs->group_no_capacity)
8168                 return group_overloaded;
8169
8170         if (sg_imbalanced(group))
8171                 return group_imbalanced;
8172
8173         if (sgs->group_misfit_task_load)
8174                 return group_misfit_task;
8175
8176         return group_other;
8177 }
8178
8179 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
8180 {
8181 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8182         unsigned int cpu = rq->cpu;
8183
8184         if (!rq->has_blocked_load)
8185                 return false;
8186
8187         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
8188                 return false;
8189
8190         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
8191                 return true;
8192
8193         update_blocked_averages(cpu);
8194
8195         return rq->has_blocked_load;
8196 #else
8197         return false;
8198 #endif
8199 }
8200
8201 /**
8202  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8203  * @env: The load balancing environment.
8204  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8205  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8206  * @sg_status: Holds flag indicating the status of the sched_group
8207  */
8208 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8209                                       struct sched_group *group,
8210                                       struct sg_lb_stats *sgs,
8211                                       int *sg_status)
8212 {
8213         int local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(group));
8214         int load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8215         unsigned long load;
8216         int i, nr_running;
8217
8218         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8219
8220         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8221                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8222
8223                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8224                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8225
8226                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8227                 if (local_group)
8228                         load = target_load(i, load_idx);
8229                 else
8230                         load = source_load(i, load_idx);
8231
8232                 sgs->group_load += load;
8233                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8234                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8235
8236                 nr_running = rq->nr_running;
8237                 if (nr_running > 1)
8238                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8239
8240                 if (cpu_overutilized(i))
8241                         *sg_status |= SG_OVERUTILIZED;
8242
8243 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8244                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8245                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8246 #endif
8247                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8248                 /*
8249                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8250                  */
8251                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8252                         sgs->idle_cpus++;
8253
8254                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8255                     sgs->group_misfit_task_load < rq->misfit_task_load) {
8256                         sgs->group_misfit_task_load = rq->misfit_task_load;
8257                         *sg_status |= SG_OVERLOAD;
8258                 }
8259         }
8260
8261         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8262         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8263         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8264
8265         if (sgs->sum_nr_running)
8266                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8267
8268         sgs->group_weight = group->group_weight;
8269
8270         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8271         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8272 }
8273
8274 /**
8275  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8276  * @env: The load balancing environment.
8277  * @sds: sched_domain statistics
8278  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8279  * @sgs: sched_group statistics
8280  *
8281  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8282  * busiest group.
8283  *
8284  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8285  * busiest group. %false otherwise.
8286  */
8287 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8288                                    struct sd_lb_stats *sds,
8289                                    struct sched_group *sg,
8290                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8291 {
8292         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8293
8294         /*
8295          * Don't try to pull misfit tasks we can't help.
8296          * We can use max_capacity here as reduction in capacity on some
8297          * CPUs in the group should either be possible to resolve
8298          * internally or be covered by avg_load imbalance (eventually).
8299          */
8300         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8301             (!group_smaller_max_cpu_capacity(sg, sds->local) ||
8302              !group_has_capacity(env, &sds->local_stat)))
8303                 return false;
8304
8305         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8306                 return true;
8307
8308         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8309                 return false;
8310
8311         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8312                 return false;
8313
8314         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8315                 goto asym_packing;
8316
8317         /*
8318          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8319          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8320          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8321          * power/energy consequences are not considered.
8322          */
8323         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8324             group_smaller_min_cpu_capacity(sds->local, sg))
8325                 return false;
8326
8327         /*
8328          * If we have more than one misfit sg go with the biggest misfit.
8329          */
8330         if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
8331             sgs->group_misfit_task_load < busiest->group_misfit_task_load)
8332                 return false;
8333
8334 asym_packing:
8335         /* This is the busiest node in its class. */
8336         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8337                 return true;
8338
8339         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8340         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8341                 return true;
8342         /*
8343          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8344          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8345          * of lower priority than ourself as busy.
8346          */
8347         if (sgs->sum_nr_running &&
8348             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8349                 if (!sds->busiest)
8350                         return true;
8351
8352                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8353                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8354                                       sg->asym_prefer_cpu))
8355                         return true;
8356         }
8357
8358         return false;
8359 }
8360
8361 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8362 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8363 {
8364         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8365                 return regular;
8366         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8367                 return remote;
8368         return all;
8369 }
8370
8371 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8372 {
8373         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8374                 return regular;
8375         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8376                 return remote;
8377         return all;
8378 }
8379 #else
8380 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8381 {
8382         return all;
8383 }
8384
8385 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8386 {
8387         return regular;
8388 }
8389 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8390
8391 /**
8392  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8393  * @env: The load balancing environment.
8394  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8395  */
8396 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8397 {
8398         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8399         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8400         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8401         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8402         bool prefer_sibling = child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING;
8403         int sg_status = 0;
8404
8405 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8406         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8407                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8408 #endif
8409
8410         do {
8411                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8412                 int local_group;
8413
8414                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8415                 if (local_group) {
8416                         sds->local = sg;
8417                         sgs = local;
8418
8419                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8420                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8421                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8422                 }
8423
8424                 update_sg_lb_stats(env, sg, sgs, &sg_status);
8425
8426                 if (local_group)
8427                         goto next_group;
8428
8429                 /*
8430                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8431                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8432                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8433                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8434                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8435                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8436                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8437                  * the tasks on the system).
8438                  */
8439                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8440                     group_has_capacity(env, local) &&
8441                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8442                         sgs->group_no_capacity = 1;
8443                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8444                 }
8445
8446                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8447                         sds->busiest = sg;
8448                         sds->busiest_stat = *sgs;
8449                 }
8450
8451 next_group:
8452                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8453                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8454                 sds->total_load += sgs->group_load;
8455                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8456
8457                 sg = sg->next;
8458         } while (sg != env->sd->groups);
8459
8460 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8461         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8462             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8463
8464                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8465                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8466         }
8467 #endif
8468
8469         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8470                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8471
8472         if (!env->sd->parent) {
8473                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8474
8475                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8476                 WRITE_ONCE(rd->overload, sg_status & SG_OVERLOAD);
8477
8478                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
8479                 WRITE_ONCE(rd->overutilized, sg_status & SG_OVERUTILIZED);
8480         } else if (sg_status & SG_OVERUTILIZED) {
8481                 WRITE_ONCE(env->dst_rq->rd->overutilized, SG_OVERUTILIZED);
8482         }
8483 }
8484
8485 /**
8486  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8487  *                      sched domain.
8488  *
8489  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8490  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8491  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8492  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8493  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8494  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8495  *
8496  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8497  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8498  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8499  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8500  * number.
8501  *
8502  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8503  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8504  *
8505  * @env: The load balancing environment.
8506  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8507  */
8508 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8509 {
8510         int busiest_cpu;
8511
8512         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8513                 return 0;
8514
8515         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8516                 return 0;
8517
8518         if (!sds->busiest)
8519                 return 0;
8520
8521         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8522         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8523                 return 0;
8524
8525         env->imbalance = sds->busiest_stat.group_load;
8526
8527         return 1;
8528 }
8529
8530 /**
8531  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8532  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8533  *                      load balancing.
8534  * @env: The load balancing environment.
8535  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8536  */
8537 static inline
8538 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8539 {
8540         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8541         unsigned int imbn = 2;
8542         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8543         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8544
8545         local = &sds->local_stat;
8546         busiest = &sds->busiest_stat;
8547
8548         if (!local->sum_nr_running)
8549                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8550         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8551                 imbn = 1;
8552
8553         scaled_busy_load_per_task =
8554                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8555                 busiest->group_capacity;
8556
8557         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8558             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8559                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8560                 return;
8561         }
8562
8563         /*
8564          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8565          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8566          * moving them.
8567          */
8568
8569         capa_now += busiest->group_capacity *
8570                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8571         capa_now += local->group_capacity *
8572                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8573         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8574
8575         /* Amount of load we'd subtract */
8576         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8577                 capa_move += busiest->group_capacity *
8578                             min(busiest->load_per_task,
8579                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8580         }
8581
8582         /* Amount of load we'd add */
8583         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8584             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8585                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8586                       local->group_capacity;
8587         } else {
8588                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8589                       local->group_capacity;
8590         }
8591         capa_move += local->group_capacity *
8592                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8593         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8594
8595         /* Move if we gain throughput */
8596         if (capa_move > capa_now)
8597                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8598 }
8599
8600 /**
8601  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8602  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8603  * @env: load balance environment
8604  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8605  */
8606 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8607 {
8608         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8609         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8610
8611         local = &sds->local_stat;
8612         busiest = &sds->busiest_stat;
8613
8614         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8615                 /*
8616                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8617                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8618                  */
8619                 busiest->load_per_task =
8620                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8621         }
8622
8623         /*
8624          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8625          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8626          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8627          * skipped when updating the busiest sg:
8628          */
8629         if (busiest->group_type != group_misfit_task &&
8630             (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8631              local->avg_load >= sds->avg_load)) {
8632                 env->imbalance = 0;
8633                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8634         }
8635
8636         /*
8637          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8638          */
8639         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8640             local->group_type   == group_overloaded) {
8641                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8642                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8643                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8644                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8645                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8646                 } else
8647                         load_above_capacity = ~0UL;
8648         }
8649
8650         /*
8651          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8652          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8653          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8654          * we also don't want to reduce the group load below the group
8655          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8656          */
8657         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8658
8659         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8660         env->imbalance = min(
8661                 max_pull * busiest->group_capacity,
8662                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8663         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8664
8665         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8666         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8667                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8668                                        busiest->group_misfit_task_load);
8669         }
8670
8671         /*
8672          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8673          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8674          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8675          * moved
8676          */
8677         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8678                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8679 }
8680
8681 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8682
8683 /**
8684  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8685  * if there is an imbalance.
8686  *
8687  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8688  * to restore balance.
8689  *
8690  * @env: The load balancing environment.
8691  *
8692  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8693  */
8694 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8695 {
8696         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8697         struct sd_lb_stats sds;
8698
8699         init_sd_lb_stats(&sds);
8700
8701         /*
8702          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8703          * this level.
8704          */
8705         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8706
8707         if (sched_energy_enabled()) {
8708                 struct root_domain *rd = env->dst_rq->rd;
8709
8710                 if (rcu_dereference(rd->pd) && !READ_ONCE(rd->overutilized))
8711                         goto out_balanced;
8712         }
8713
8714         local = &sds.local_stat;
8715         busiest = &sds.busiest_stat;
8716
8717         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8718         if (check_asym_packing(env, &sds))
8719                 return sds.busiest;
8720
8721         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8722         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8723                 goto out_balanced;
8724
8725         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8726         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8727                                                 / sds.total_capacity;
8728
8729         /*
8730          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8731          * work because they assume all things are equal, which typically
8732          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8733          */
8734         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8735                 goto force_balance;
8736
8737         /*
8738          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8739          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8740          */
8741         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8742             busiest->group_no_capacity)
8743                 goto force_balance;
8744
8745         /* Misfit tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8746         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8747                 goto force_balance;
8748
8749         /*
8750          * If the local group is busier than the selected busiest group
8751          * don't try and pull any tasks.
8752          */
8753         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8754                 goto out_balanced;
8755
8756         /*
8757          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8758          * average load.
8759          */
8760         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8761                 goto out_balanced;
8762
8763         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8764                 /*
8765                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8766                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8767                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8768                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8769                  * might end up to just move the imbalance on another group
8770                  */
8771                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8772                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8773                         goto out_balanced;
8774         } else {
8775                 /*
8776                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8777                  * imbalance_pct to be conservative.
8778                  */
8779                 if (100 * busiest->avg_load <=
8780                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8781                         goto out_balanced;
8782         }
8783
8784 force_balance:
8785         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8786         env->src_grp_type = busiest->group_type;
8787         calculate_imbalance(env, &sds);
8788         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8789
8790 out_balanced:
8791         env->imbalance = 0;
8792         return NULL;
8793 }
8794
8795 /*
8796  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8797  */
8798 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8799                                      struct sched_group *group)
8800 {
8801         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8802         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8803         int i;
8804
8805         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8806                 unsigned long capacity, wl;
8807                 enum fbq_type rt;
8808
8809                 rq = cpu_rq(i);
8810                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8811
8812                 /*
8813                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8814                  *  - regular: there are !numa tasks
8815                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8816                  *  - all:     there is no distinction
8817                  *
8818                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8819                  * ignore those when there's better options.
8820                  *
8821                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8822                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8823                  * queue by moving tasks around inside the node.
8824                  *
8825                  * If we cannot move enough load due to this classification
8826                  * the next pass will adjust the group classification and
8827                  * allow migration of more tasks.
8828                  *
8829                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8830                  */
8831                 if (rt > env->fbq_type)
8832                         continue;
8833
8834                 /*
8835                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains with misfit tasks we simply
8836                  * seek the "biggest" misfit task.
8837                  */
8838                 if (env->src_grp_type == group_misfit_task) {
8839                         if (rq->misfit_task_load > busiest_load) {
8840                                 busiest_load = rq->misfit_task_load;
8841                                 busiest = rq;
8842                         }
8843
8844                         continue;
8845                 }
8846
8847                 capacity = capacity_of(i);
8848
8849                 /*
8850                  * For ASYM_CPUCAPACITY domains, don't pick a CPU that could
8851                  * eventually lead to active_balancing high->low capacity.
8852                  * Higher per-CPU capacity is considered better than balancing
8853                  * average load.
8854                  */
8855                 if (env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY &&
8856                     capacity_of(env->dst_cpu) < capacity &&
8857                     rq->nr_running == 1)
8858                         continue;
8859
8860                 wl = weighted_cpuload(rq);
8861
8862                 /*
8863                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8864                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8865                  */
8866
8867                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8868                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8869                         continue;
8870
8871                 /*
8872                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8873                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8874                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8875                  * potentially running at a lower capacity.
8876                  *
8877                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8878                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8879                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8880                  * our previous maximum.
8881                  */
8882                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8883                         busiest_load = wl;
8884                         busiest_capacity = capacity;
8885                         busiest = rq;
8886                 }
8887         }
8888
8889         return busiest;
8890 }
8891
8892 /*
8893  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8894  * so long as it is large enough.
8895  */
8896 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8897
8898 static inline bool
8899 asym_active_balance(struct lb_env *env)
8900 {
8901         /*
8902          * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8903          * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8904          * highest priority CPUs.
8905          */
8906         return env->idle != CPU_NOT_IDLE && (env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8907                sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu);
8908 }
8909
8910 static inline bool
8911 voluntary_active_balance(struct lb_env *env)
8912 {
8913         struct sched_domain *sd = env->sd;
8914
8915         if (asym_active_balance(env))
8916                 return 1;
8917
8918         /*
8919          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8920          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8921          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8922          * available on dst_cpu.
8923          */
8924         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8925             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8926                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8927                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8928                         return 1;
8929         }
8930
8931         if (env->src_grp_type == group_misfit_task)
8932                 return 1;
8933
8934         return 0;
8935 }
8936
8937 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8938 {
8939         struct sched_domain *sd = env->sd;
8940
8941         if (voluntary_active_balance(env))
8942                 return 1;
8943
8944         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8945 }
8946
8947 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8948
8949 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8950 {
8951         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8952         int cpu, balance_cpu = -1;
8953
8954         /*
8955          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8956          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8957          */
8958         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8959                 return 0;
8960
8961         /*
8962          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8963          * to do the newly idle load balance.
8964          */
8965         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8966                 return 1;
8967
8968         /* Try to find first idle CPU */
8969         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8970                 if (!idle_cpu(cpu))
8971                         continue;
8972
8973                 balance_cpu = cpu;
8974                 break;
8975         }
8976
8977         if (balance_cpu == -1)
8978                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8979
8980         /*
8981          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8982          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8983          */
8984         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8985 }
8986
8987 /*
8988  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8989  * tasks if there is an imbalance.
8990  */
8991 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8992                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8993                         int *continue_balancing)
8994 {
8995         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8996         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8997         struct sched_group *group;
8998         struct rq *busiest;
8999         struct rq_flags rf;
9000         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
9001
9002         struct lb_env env = {
9003                 .sd             = sd,
9004                 .dst_cpu        = this_cpu,
9005                 .dst_rq         = this_rq,
9006                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
9007                 .idle           = idle,
9008                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
9009                 .cpus           = cpus,
9010                 .fbq_type       = all,
9011                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
9012         };
9013
9014         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
9015
9016         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
9017
9018 redo:
9019         if (!should_we_balance(&env)) {
9020                 *continue_balancing = 0;
9021                 goto out_balanced;
9022         }
9023
9024         group = find_busiest_group(&env);
9025         if (!group) {
9026                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
9027                 goto out_balanced;
9028         }
9029
9030         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
9031         if (!busiest) {
9032                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
9033                 goto out_balanced;
9034         }
9035
9036         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
9037
9038         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
9039
9040         env.src_cpu = busiest->cpu;
9041         env.src_rq = busiest;
9042
9043         ld_moved = 0;
9044         if (busiest->nr_running > 1) {
9045                 /*
9046                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
9047                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
9048                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
9049                  * correctly treated as an imbalance.
9050                  */
9051                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9052                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
9053
9054 more_balance:
9055                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
9056                 update_rq_clock(busiest);
9057
9058                 /*
9059                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
9060                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
9061                  */
9062                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
9063
9064                 /*
9065                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
9066                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
9067                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
9068                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
9069                  * See task_rq_lock() family for the details.
9070                  */
9071
9072                 rq_unlock(busiest, &rf);
9073
9074                 if (cur_ld_moved) {
9075                         attach_tasks(&env);
9076                         ld_moved += cur_ld_moved;
9077                 }
9078
9079                 local_irq_restore(rf.flags);
9080
9081                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
9082                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
9083                         goto more_balance;
9084                 }
9085
9086                 /*
9087                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
9088                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
9089                  * where they can run. The upper limit on how many times we
9090                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
9091                  * sched_group.
9092                  *
9093                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
9094                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
9095                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
9096                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
9097                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
9098                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
9099                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
9100                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
9101                  * This however should not happen so much in practice and
9102                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
9103                  * excess load moved.
9104                  */
9105                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
9106
9107                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
9108                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
9109
9110                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
9111                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
9112                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
9113                         env.loop         = 0;
9114                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
9115
9116                         /*
9117                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
9118                          * need to continue with same src_cpu.
9119                          */
9120                         goto more_balance;
9121                 }
9122
9123                 /*
9124                  * We failed to reach balance because of affinity.
9125                  */
9126                 if (sd_parent) {
9127                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9128
9129                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
9130                                 *group_imbalance = 1;
9131                 }
9132
9133                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
9134                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
9135                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
9136                         /*
9137                          * Attempting to continue load balancing at the current
9138                          * sched_domain level only makes sense if there are
9139                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
9140                          * pull load from which are not contained within the
9141                          * destination group that is receiving any migrated
9142                          * load.
9143                          */
9144                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
9145                                 env.loop = 0;
9146                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
9147                                 goto redo;
9148                         }
9149                         goto out_all_pinned;
9150                 }
9151         }
9152
9153         if (!ld_moved) {
9154                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
9155                 /*
9156                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
9157                  * We do not want newidle balance, which can be very
9158                  * frequent, pollute the failure counter causing
9159                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
9160                  */
9161                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
9162                         sd->nr_balance_failed++;
9163
9164                 if (need_active_balance(&env)) {
9165                         unsigned long flags;
9166
9167                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
9168
9169                         /*
9170                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
9171                          * if the curr task on busiest CPU can't be
9172                          * moved to this_cpu:
9173                          */
9174                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
9175                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
9176                                                             flags);
9177                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
9178                                 goto out_one_pinned;
9179                         }
9180
9181                         /*
9182                          * ->active_balance synchronizes accesses to
9183                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
9184                          * only after active load balance is finished.
9185                          */
9186                         if (!busiest->active_balance) {
9187                                 busiest->active_balance = 1;
9188                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
9189                                 active_balance = 1;
9190                         }
9191                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
9192
9193                         if (active_balance) {
9194                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
9195                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
9196                                         &busiest->active_balance_work);
9197                         }
9198
9199                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
9200                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
9201                 }
9202         } else
9203                 sd->nr_balance_failed = 0;
9204
9205         if (likely(!active_balance) || voluntary_active_balance(&env)) {
9206                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
9207                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
9208         } else {
9209                 /*
9210                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
9211                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
9212                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
9213                  * detach_tasks).
9214                  */
9215                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
9216                         sd->balance_interval *= 2;
9217         }
9218
9219         goto out;
9220
9221 out_balanced:
9222         /*
9223          * We reach balance although we may have faced some affinity
9224          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
9225          */
9226         if (sd_parent) {
9227                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
9228
9229                 if (*group_imbalance)
9230                         *group_imbalance = 0;
9231         }
9232
9233 out_all_pinned:
9234         /*
9235          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
9236          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
9237          * can try to migrate them.
9238          */
9239         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
9240
9241         sd->nr_balance_failed = 0;
9242
9243 out_one_pinned:
9244         ld_moved = 0;
9245
9246         /*
9247          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
9248          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
9249          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
9250          * to avoid that.
9251          */
9252         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
9253                 goto out;
9254
9255         /* tune up the balancing interval */
9256         if ((env.flags & LBF_ALL_PINNED &&
9257              sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
9258             sd->balance_interval < sd->max_interval)
9259                 sd->balance_interval *= 2;
9260 out:
9261         return ld_moved;
9262 }
9263
9264 static inline unsigned long
9265 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
9266 {
9267         unsigned long interval = sd->balance_interval;
9268
9269         if (cpu_busy)
9270                 interval *= sd->busy_factor;
9271
9272         /* scale ms to jiffies */
9273         interval = msecs_to_jiffies(interval);
9274         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
9275
9276         return interval;
9277 }
9278
9279 static inline void
9280 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9281 {
9282         unsigned long interval, next;
9283
9284         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9285         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9286         next = sd->last_balance + interval;
9287
9288         if (time_after(*next_balance, next))
9289                 *next_balance = next;
9290 }
9291
9292 /*
9293  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9294  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9295  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9296  * avoids physical / logical imbalances.
9297  */
9298 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9299 {
9300         struct rq *busiest_rq = data;
9301         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9302         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9303         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9304         struct sched_domain *sd;
9305         struct task_struct *p = NULL;
9306         struct rq_flags rf;
9307
9308         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9309         /*
9310          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9311          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9312          * inactive CPUs.
9313          */
9314         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9315                 goto out_unlock;
9316
9317         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9318         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9319                      !busiest_rq->active_balance))
9320                 goto out_unlock;
9321
9322         /* Is there any task to move? */
9323         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9324                 goto out_unlock;
9325
9326         /*
9327          * This condition is "impossible", if it occurs
9328          * we need to fix it. Originally reported by
9329          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9330          */
9331         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9332
9333         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9334         rcu_read_lock();
9335         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9336                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9337                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9338                                 break;
9339         }
9340
9341         if (likely(sd)) {
9342                 struct lb_env env = {
9343                         .sd             = sd,
9344                         .dst_cpu        = target_cpu,
9345                         .dst_rq         = target_rq,
9346                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9347                         .src_rq         = busiest_rq,
9348                         .idle           = CPU_IDLE,
9349                         /*
9350                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9351                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9352                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9353                          * about DST_PINNED.
9354                          */
9355                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9356                 };
9357
9358                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9359                 update_rq_clock(busiest_rq);
9360
9361                 p = detach_one_task(&env);
9362                 if (p) {
9363                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9364                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9365                         sd->nr_balance_failed = 0;
9366                 } else {
9367                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9368                 }
9369         }
9370         rcu_read_unlock();
9371 out_unlock:
9372         busiest_rq->active_balance = 0;
9373         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9374
9375         if (p)
9376                 attach_one_task(target_rq, p);
9377
9378         local_irq_enable();
9379
9380         return 0;
9381 }
9382
9383 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9384
9385 /*
9386  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9387  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9388  */
9389 void update_max_interval(void)
9390 {
9391         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9392 }
9393
9394 /*
9395  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9396  * and initiates a balancing operation if so.
9397  *
9398  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9399  */
9400 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9401 {
9402         int continue_balancing = 1;
9403         int cpu = rq->cpu;
9404         unsigned long interval;
9405         struct sched_domain *sd;
9406         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9407         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9408         int update_next_balance = 0;
9409         int need_serialize, need_decay = 0;
9410         u64 max_cost = 0;
9411
9412         rcu_read_lock();
9413         for_each_domain(cpu, sd) {
9414                 /*
9415                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9416                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9417                  */
9418                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9419                         sd->max_newidle_lb_cost =
9420                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9421                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9422                         need_decay = 1;
9423                 }
9424                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9425
9426                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9427                         continue;
9428
9429                 /*
9430                  * Stop the load balance at this level. There is another
9431                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9432                  * actively.
9433                  */
9434                 if (!continue_balancing) {
9435                         if (need_decay)
9436                                 continue;
9437                         break;
9438                 }
9439
9440                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9441
9442                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9443                 if (need_serialize) {
9444                         if (!spin_trylock(&balancing))
9445                                 goto out;
9446                 }
9447
9448                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9449                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9450                                 /*
9451                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9452                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9453                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9454                                  */
9455                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9456                         }
9457                         sd->last_balance = jiffies;
9458                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9459                 }
9460                 if (need_serialize)
9461                         spin_unlock(&balancing);
9462 out:
9463                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9464                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9465                         update_next_balance = 1;
9466                 }
9467         }
9468         if (need_decay) {
9469                 /*
9470                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9471                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9472                  */
9473                 rq->max_idle_balance_cost =
9474                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9475         }
9476         rcu_read_unlock();
9477
9478         /*
9479          * next_balance will be updated only when there is a need.
9480          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9481          * updated.
9482          */
9483         if (likely(update_next_balance)) {
9484                 rq->next_balance = next_balance;
9485
9486 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9487                 /*
9488                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9489                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9490                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9491                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9492                  * balance for itself and we need to update the
9493                  * nohz.next_balance accordingly.
9494                  */
9495                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9496                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9497 #endif
9498         }
9499 }
9500
9501 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9502 {
9503         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9504 }
9505
9506 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9507 /*
9508  * idle load balancing details
9509  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9510  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9511  *   load balancing for all the idle CPUs.
9512  */
9513
9514 static inline int find_new_ilb(void)
9515 {
9516         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
9517
9518         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
9519                 return ilb;
9520
9521         return nr_cpu_ids;
9522 }
9523
9524 /*
9525  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
9526  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
9527  * CPU (if there is one).
9528  */
9529 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9530 {
9531         int ilb_cpu;
9532
9533         nohz.next_balance++;
9534
9535         ilb_cpu = find_new_ilb();
9536
9537         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9538                 return;
9539
9540         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9541         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9542                 return;
9543
9544         /*
9545          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9546          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9547          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9548          * will be run before returning from the IPI.
9549          */
9550         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9551 }
9552
9553 /*
9554  * Current decision point for kicking the idle load balancer in the presence
9555  * of idle CPUs in the system.
9556  */
9557 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9558 {
9559         unsigned long now = jiffies;
9560         struct sched_domain_shared *sds;
9561         struct sched_domain *sd;
9562         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9563         unsigned int flags = 0;
9564
9565         if (unlikely(rq->idle_balance))
9566                 return;
9567
9568         /*
9569          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9570          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9571          */
9572         nohz_balance_exit_idle(rq);
9573
9574         /*
9575          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9576          * balancing.
9577          */
9578         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9579                 return;
9580
9581         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9582             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9583                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9584
9585         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9586                 goto out;
9587
9588         if (rq->nr_running >= 2 || rq->misfit_task_load) {
9589                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9590                 goto out;
9591         }
9592
9593         rcu_read_lock();
9594         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9595         if (sds) {
9596                 /*
9597                  * If there is an imbalance between LLC domains (IOW we could
9598                  * increase the overall cache use), we need some less-loaded LLC
9599                  * domain to pull some load. Likewise, we may need to spread
9600                  * load within the current LLC domain (e.g. packed SMT cores but
9601                  * other CPUs are idle). We can't really know from here how busy
9602                  * the others are - so just get a nohz balance going if it looks
9603                  * like this LLC domain has tasks we could move.
9604                  */
9605                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9606                 if (nr_busy > 1) {
9607                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9608                         goto unlock;
9609                 }
9610
9611         }
9612
9613         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9614         if (sd) {
9615                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9616                     check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9617                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9618                         goto unlock;
9619                 }
9620         }
9621
9622         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym_packing, cpu));
9623         if (sd) {
9624                 for_each_cpu_and(i, sched_domain_span(sd), nohz.idle_cpus_mask) {
9625                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9626                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9627                                 goto unlock;
9628                         }
9629                 }
9630         }
9631 unlock:
9632         rcu_read_unlock();
9633 out:
9634         if (flags)
9635                 kick_ilb(flags);
9636 }
9637
9638 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9639 {
9640         struct sched_domain *sd;
9641
9642         rcu_read_lock();
9643         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9644
9645         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9646                 goto unlock;
9647         sd->nohz_idle = 0;
9648
9649         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9650 unlock:
9651         rcu_read_unlock();
9652 }
9653
9654 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9655 {
9656         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9657
9658         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9659                 return;
9660
9661         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9662         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9663         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9664
9665         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9666 }
9667
9668 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9669 {
9670         struct sched_domain *sd;
9671
9672         rcu_read_lock();
9673         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9674
9675         if (!sd || sd->nohz_idle)
9676                 goto unlock;
9677         sd->nohz_idle = 1;
9678
9679         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9680 unlock:
9681         rcu_read_unlock();
9682 }
9683
9684 /*
9685  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9686  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9687  */
9688 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9689 {
9690         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9691
9692         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9693
9694         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9695         if (!cpu_active(cpu))
9696                 return;
9697
9698         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9699         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9700                 return;
9701
9702         /*
9703          * Can be set safely without rq->lock held
9704          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9705          * rq->lock is held during the check and the clear
9706          */
9707         rq->has_blocked_load = 1;
9708
9709         /*
9710          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9711          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9712          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9713          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9714          */
9715         if (rq->nohz_tick_stopped)
9716                 goto out;
9717
9718         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9719         if (on_null_domain(rq))
9720                 return;
9721
9722         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9723
9724         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9725         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9726
9727         /*
9728          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9729          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9730          * store.
9731          */
9732         smp_mb__after_atomic();
9733
9734         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9735
9736 out:
9737         /*
9738          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9739          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9740          */
9741         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9742 }
9743
9744 /*
9745  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9746  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9747  * tasks movement depending of flags.
9748  * The function returns false if the loop has stopped before running
9749  * through all idle CPUs.
9750  */
9751 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9752                                enum cpu_idle_type idle)
9753 {
9754         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9755         unsigned long now = jiffies;
9756         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9757         bool has_blocked_load = false;
9758         int update_next_balance = 0;
9759         int this_cpu = this_rq->cpu;
9760         int balance_cpu;
9761         int ret = false;
9762         struct rq *rq;
9763
9764         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9765
9766         /*
9767          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9768          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9769          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9770          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9771          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9772          * check the load of an idle cpu.
9773          */
9774         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9775
9776         /*
9777          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9778          * store from nohz_balance_enter_idle().
9779          */
9780         smp_mb();
9781
9782         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9783                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9784                         continue;
9785
9786                 /*
9787                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9788                  * work being done for other CPUs. Next load
9789                  * balancing owner will pick it up.
9790                  */
9791                 if (need_resched()) {
9792                         has_blocked_load = true;
9793                         goto abort;
9794                 }
9795
9796                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9797
9798                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9799
9800                 /*
9801                  * If time for next balance is due,
9802                  * do the balance.
9803                  */
9804                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9805                         struct rq_flags rf;
9806
9807                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9808                         update_rq_clock(rq);
9809                         cpu_load_update_idle(rq);
9810                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9811
9812                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9813                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9814                 }
9815
9816                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9817                         next_balance = rq->next_balance;
9818                         update_next_balance = 1;
9819                 }
9820         }
9821
9822         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9823         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9824                 update_blocked_averages(this_cpu);
9825                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9826         }
9827
9828         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9829                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9830
9831         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9832                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9833
9834         /* The full idle balance loop has been done */
9835         ret = true;
9836
9837 abort:
9838         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9839         if (has_blocked_load)
9840                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9841
9842         /*
9843          * next_balance will be updated only when there is a need.
9844          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9845          * updated.
9846          */
9847         if (likely(update_next_balance))
9848                 nohz.next_balance = next_balance;
9849
9850         return ret;
9851 }
9852
9853 /*
9854  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9855  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9856  */
9857 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9858 {
9859         int this_cpu = this_rq->cpu;
9860         unsigned int flags;
9861
9862         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9863                 return false;
9864
9865         if (idle != CPU_IDLE) {
9866                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9867                 return false;
9868         }
9869
9870         /* could be _relaxed() */
9871         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9872         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9873                 return false;
9874
9875         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9876
9877         return true;
9878 }
9879
9880 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9881 {
9882         int this_cpu = this_rq->cpu;
9883
9884         /*
9885          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9886          * housekeeping
9887          */
9888         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9889                 return;
9890
9891         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9892         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9893                 return;
9894
9895         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9896         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9897             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9898                 return;
9899
9900         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9901         /*
9902          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9903          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9904          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9905          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9906          */
9907         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9908                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9909         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9910 }
9911
9912 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9913 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9914
9915 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9916 {
9917         return false;
9918 }
9919
9920 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9921 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9922
9923 /*
9924  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9925  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9926  */
9927 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9928 {
9929         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9930         int this_cpu = this_rq->cpu;
9931         struct sched_domain *sd;
9932         int pulled_task = 0;
9933         u64 curr_cost = 0;
9934
9935         /*
9936          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9937          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9938          */
9939         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9940
9941         /*
9942          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9943          */
9944         if (!cpu_active(this_cpu))
9945                 return 0;
9946
9947         /*
9948          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9949          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9950          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9951          * re-start the picking loop.
9952          */
9953         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9954
9955         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9956             !READ_ONCE(this_rq->rd->overload)) {
9957
9958                 rcu_read_lock();
9959                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9960                 if (sd)
9961                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9962                 rcu_read_unlock();
9963
9964                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9965
9966                 goto out;
9967         }
9968
9969         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9970
9971         update_blocked_averages(this_cpu);
9972         rcu_read_lock();
9973         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9974                 int continue_balancing = 1;
9975                 u64 t0, domain_cost;
9976
9977                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9978                         continue;
9979
9980                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9981                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9982                         break;
9983                 }
9984
9985                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9986                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9987
9988                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9989                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9990                                                    &continue_balancing);
9991
9992                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9993                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9994                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9995
9996                         curr_cost += domain_cost;
9997                 }
9998
9999                 update_next_balance(sd, &next_balance);
10000
10001                 /*
10002                  * Stop searching for tasks to pull if there are
10003                  * now runnable tasks on this rq.
10004                  */
10005                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
10006                         break;
10007         }
10008         rcu_read_unlock();
10009
10010         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
10011
10012         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
10013                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
10014
10015 out:
10016         /*
10017          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
10018          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
10019          * pretend we pulled a task.
10020          */
10021         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
10022                 pulled_task = 1;
10023
10024         /* Move the next balance forward */
10025         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
10026                 this_rq->next_balance = next_balance;
10027
10028         /* Is there a task of a high priority class? */
10029         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
10030                 pulled_task = -1;
10031
10032         if (pulled_task)
10033                 this_rq->idle_stamp = 0;
10034
10035         rq_repin_lock(this_rq, rf);
10036
10037         return pulled_task;
10038 }
10039
10040 /*
10041  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
10042  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
10043  */
10044 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
10045 {
10046         struct rq *this_rq = this_rq();
10047         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
10048                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
10049
10050         /*
10051          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
10052          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
10053          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
10054          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
10055          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
10056          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
10057          */
10058         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
10059                 return;
10060
10061         /* normal load balance */
10062         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
10063         rebalance_domains(this_rq, idle);
10064 }
10065
10066 /*
10067  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
10068  */
10069 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
10070 {
10071         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
10072         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
10073                 return;
10074
10075         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
10076                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
10077
10078         nohz_balancer_kick(rq);
10079 }
10080
10081 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
10082 {
10083         update_sysctl();
10084
10085         update_runtime_enabled(rq);
10086 }
10087
10088 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
10089 {
10090         update_sysctl();
10091
10092         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
10093         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
10094 }
10095
10096 #endif /* CONFIG_SMP */
10097
10098 /*
10099  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
10100  *
10101  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
10102  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
10103  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
10104  * parameters.
10105  */
10106 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
10107 {
10108         struct cfs_rq *cfs_rq;
10109         struct sched_entity *se = &curr->se;
10110
10111         for_each_sched_entity(se) {
10112                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10113                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
10114         }
10115
10116         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
10117                 task_tick_numa(rq, curr);
10118
10119         update_misfit_status(curr, rq);
10120         update_overutilized_status(task_rq(curr));
10121 }
10122
10123 /*
10124  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
10125  *  - child not yet on the tasklist
10126  *  - preemption disabled
10127  */
10128 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
10129 {
10130         struct cfs_rq *cfs_rq;
10131         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
10132         struct rq *rq = this_rq();
10133         struct rq_flags rf;
10134
10135         rq_lock(rq, &rf);
10136         update_rq_clock(rq);
10137
10138         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
10139         curr = cfs_rq->curr;
10140         if (curr) {
10141                 update_curr(cfs_rq);
10142                 se->vruntime = curr->vruntime;
10143         }
10144         place_entity(cfs_rq, se, 1);
10145
10146         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
10147                 /*
10148                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
10149                  * 'current' within the tree based on its new key value.
10150                  */
10151                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
10152                 resched_curr(rq);
10153         }
10154
10155         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10156         rq_unlock(rq, &rf);
10157 }
10158
10159 /*
10160  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
10161  * the current task.
10162  */
10163 static void
10164 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
10165 {
10166         if (!task_on_rq_queued(p))
10167                 return;
10168
10169         /*
10170          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
10171          * our priority decreased, or if we are not currently running on
10172          * this runqueue and our priority is higher than the current's
10173          */
10174         if (rq->curr == p) {
10175                 if (p->prio > oldprio)
10176                         resched_curr(rq);
10177         } else
10178                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
10179 }
10180
10181 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
10182 {
10183         struct sched_entity *se = &p->se;
10184
10185         /*
10186          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
10187          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
10188          * vruntime.
10189          */
10190         if (p->on_rq)
10191                 return true;
10192
10193         /*
10194          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
10195          * But there are some cases where it has already been normalized:
10196          *
10197          * - A forked child which is waiting for being woken up by
10198          *   wake_up_new_task().
10199          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
10200          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
10201          */
10202         if (!se->sum_exec_runtime ||
10203             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
10204                 return true;
10205
10206         return false;
10207 }
10208
10209 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10210 /*
10211  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
10212  * visible to the root
10213  */
10214 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10215 {
10216         struct cfs_rq *cfs_rq;
10217
10218         /* Start to propagate at parent */
10219         se = se->parent;
10220
10221         for_each_sched_entity(se) {
10222                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10223
10224                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
10225                         break;
10226
10227                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
10228         }
10229 }
10230 #else
10231 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
10232 #endif
10233
10234 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10235 {
10236         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10237
10238         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
10239         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10240         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
10241         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10242         propagate_entity_cfs_rq(se);
10243 }
10244
10245 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
10246 {
10247         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10248
10249 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10250         /*
10251          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
10252          * class maintain depth value), reset depth properly.
10253          */
10254         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10255 #endif
10256
10257         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
10258         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
10259         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
10260         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10261         propagate_entity_cfs_rq(se);
10262 }
10263
10264 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10265 {
10266         struct sched_entity *se = &p->se;
10267         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10268
10269         if (!vruntime_normalized(p)) {
10270                 /*
10271                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10272                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10273                  */
10274                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10275                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10276         }
10277
10278         detach_entity_cfs_rq(se);
10279 }
10280
10281 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10282 {
10283         struct sched_entity *se = &p->se;
10284         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10285
10286         attach_entity_cfs_rq(se);
10287
10288         if (!vruntime_normalized(p))
10289                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10290 }
10291
10292 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10293 {
10294         detach_task_cfs_rq(p);
10295 }
10296
10297 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10298 {
10299         attach_task_cfs_rq(p);
10300
10301         if (task_on_rq_queued(p)) {
10302                 /*
10303                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10304                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10305                  * if we can still preempt the current task.
10306                  */
10307                 if (rq->curr == p)
10308                         resched_curr(rq);
10309                 else
10310                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10311         }
10312 }
10313
10314 /* Account for a task changing its policy or group.
10315  *
10316  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10317  * migrates between groups/classes.
10318  */
10319 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10320 {
10321         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10322
10323         for_each_sched_entity(se) {
10324                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10325
10326                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10327                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10328                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10329         }
10330 }
10331
10332 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10333 {
10334         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10335         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10336 #ifndef CONFIG_64BIT
10337         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10338 #endif
10339 #ifdef CONFIG_SMP
10340         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10341 #endif
10342 }
10343
10344 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10345 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10346 {
10347         struct sched_entity *se = &p->se;
10348
10349         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10350         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10351 }
10352
10353 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10354 {
10355         detach_task_cfs_rq(p);
10356         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10357
10358 #ifdef CONFIG_SMP
10359         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10360         p->se.avg.last_update_time = 0;
10361 #endif
10362         attach_task_cfs_rq(p);
10363 }
10364
10365 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10366 {
10367         switch (type) {
10368         case TASK_SET_GROUP:
10369                 task_set_group_fair(p);
10370                 break;
10371
10372         case TASK_MOVE_GROUP:
10373                 task_move_group_fair(p);
10374                 break;
10375         }
10376 }
10377
10378 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10379 {
10380         int i;
10381
10382         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10383
10384         for_each_possible_cpu(i) {
10385                 if (tg->cfs_rq)
10386                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10387                 if (tg->se)
10388                         kfree(tg->se[i]);
10389         }
10390
10391         kfree(tg->cfs_rq);
10392         kfree(tg->se);
10393 }
10394
10395 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10396 {
10397         struct sched_entity *se;
10398         struct cfs_rq *cfs_rq;
10399         int i;
10400
10401         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10402         if (!tg->cfs_rq)
10403                 goto err;
10404         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10405         if (!tg->se)
10406                 goto err;
10407
10408         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10409
10410         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10411
10412         for_each_possible_cpu(i) {
10413                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10414                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10415                 if (!cfs_rq)
10416                         goto err;
10417
10418                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10419                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10420                 if (!se)
10421                         goto err_free_rq;
10422
10423                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10424                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10425                 init_entity_runnable_average(se);
10426         }
10427
10428         return 1;
10429
10430 err_free_rq:
10431         kfree(cfs_rq);
10432 err:
10433         return 0;
10434 }
10435
10436 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10437 {
10438         struct sched_entity *se;
10439         struct rq *rq;
10440         int i;
10441
10442         for_each_possible_cpu(i) {
10443                 rq = cpu_rq(i);
10444                 se = tg->se[i];
10445
10446                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
10447                 update_rq_clock(rq);
10448                 attach_entity_cfs_rq(se);
10449                 sync_throttle(tg, i);
10450                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
10451         }
10452 }
10453
10454 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10455 {
10456         unsigned long flags;
10457         struct rq *rq;
10458         int cpu;
10459
10460         for_each_possible_cpu(cpu) {
10461                 if (tg->se[cpu])
10462                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10463
10464                 /*
10465                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10466                  * check on_list without danger of it being re-added.
10467                  */
10468                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10469                         continue;
10470
10471                 rq = cpu_rq(cpu);
10472
10473                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10474                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10475                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10476         }
10477 }
10478
10479 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10480                         struct sched_entity *se, int cpu,
10481                         struct sched_entity *parent)
10482 {
10483         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10484
10485         cfs_rq->tg = tg;
10486         cfs_rq->rq = rq;
10487         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10488
10489         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10490         tg->se[cpu] = se;
10491
10492         /* se could be NULL for root_task_group */
10493         if (!se)
10494                 return;
10495
10496         if (!parent) {
10497                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10498                 se->depth = 0;
10499         } else {
10500                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10501                 se->depth = parent->depth + 1;
10502         }
10503
10504         se->my_q = cfs_rq;
10505         /* guarantee group entities always have weight */
10506         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10507         se->parent = parent;
10508 }
10509
10510 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10511
10512 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10513 {
10514         int i;
10515
10516         /*
10517          * We can't change the weight of the root cgroup.
10518          */
10519         if (!tg->se[0])
10520                 return -EINVAL;
10521
10522         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10523
10524         mutex_lock(&shares_mutex);
10525         if (tg->shares == shares)
10526                 goto done;
10527
10528         tg->shares = shares;
10529         for_each_possible_cpu(i) {
10530                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10531                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10532                 struct rq_flags rf;
10533
10534                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10535                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10536                 update_rq_clock(rq);
10537                 for_each_sched_entity(se) {
10538                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10539                         update_cfs_group(se);
10540                 }
10541                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10542         }
10543
10544 done:
10545         mutex_unlock(&shares_mutex);
10546         return 0;
10547 }
10548 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10549
10550 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10551
10552 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10553 {
10554         return 1;
10555 }
10556
10557 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10558
10559 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10560
10561 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10562
10563
10564 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10565 {
10566         struct sched_entity *se = &task->se;
10567         unsigned int rr_interval = 0;
10568
10569         /*
10570          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10571          * idle runqueue:
10572          */
10573         if (rq->cfs.load.weight)
10574                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10575
10576         return rr_interval;
10577 }
10578
10579 /*
10580  * All the scheduling class methods:
10581  */
10582 const struct sched_class fair_sched_class = {
10583         .next                   = &idle_sched_class,
10584         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10585         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10586         .yield_task             = yield_task_fair,
10587         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10588
10589         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10590
10591         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10592         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10593
10594 #ifdef CONFIG_SMP
10595         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10596         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10597
10598         .rq_online              = rq_online_fair,
10599         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10600
10601         .task_dead              = task_dead_fair,
10602         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10603 #endif
10604
10605         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10606         .task_tick              = task_tick_fair,
10607         .task_fork              = task_fork_fair,
10608
10609         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10610         .switched_from          = switched_from_fair,
10611         .switched_to            = switched_to_fair,
10612
10613         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10614
10615         .update_curr            = update_curr_fair,
10616
10617 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10618         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10619 #endif
10620 };
10621
10622 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10623 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10624 {
10625         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10626
10627         rcu_read_lock();
10628         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10629                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10630         rcu_read_unlock();
10631 }
10632
10633 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10634 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10635 {
10636         int node;
10637         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10638
10639         for_each_online_node(node) {
10640                 if (p->numa_faults) {
10641                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10642                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10643                 }
10644                 if (p->numa_group) {
10645                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10646                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10647                 }
10648                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10649         }
10650 }
10651 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10652 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10653
10654 __init void init_sched_fair_class(void)
10655 {
10656 #ifdef CONFIG_SMP
10657         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10658
10659 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10660         nohz.next_balance = jiffies;
10661         nohz.next_blocked = jiffies;
10662         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10663 #endif
10664 #endif /* SMP */
10665
10666 }