GNU Linux-libre 4.19.286-gnu1
[releases.git] / kernel / sched / fair.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
4  *
5  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
6  *
7  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
8  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
9  *
10  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
11  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
12  *
13  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
14  *  Copyright IBM Corporation, 2007
15  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
16  *
17  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
18  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
19  *
20  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
21  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
22  */
23 #include "sched.h"
24
25 #include <trace/events/sched.h>
26
27 /*
28  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
29  *
30  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
31  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
32  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
33  * based scheduling concepts.
34  *
35  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
36  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
37  *
38  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
39  */
40 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
41 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
42
43 /*
44  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
45  *
46  * Options are:
47  *
48  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
49  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
50  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
51  *
52  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
53  */
54 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
55
56 /*
57  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
58  *
59  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
60  */
61 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
62 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
63
64 /*
65  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
66  */
67 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
68
69 /*
70  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
71  * parent will (try to) run first.
72  */
73 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
74
75 /*
76  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
77  *
78  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
79  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
80  * have immediate wakeup/sleep latencies.
81  *
82  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
85 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
86
87 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
88
89 #ifdef CONFIG_SMP
90 /*
91  * For asym packing, by default the lower numbered CPU has higher priority.
92  */
93 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
94 {
95         return -cpu;
96 }
97 #endif
98
99 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
100 /*
101  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
102  * each time a cfs_rq requests quota.
103  *
104  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
105  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
106  * we will always only issue the remaining available time.
107  *
108  * (default: 5 msec, units: microseconds)
109  */
110 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
111 #endif
112
113 /*
114  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
115  * util * margin < capacity * 1024
116  *
117  * (default: ~20%)
118  */
119 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
120
121 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
122 {
123         lw->weight += inc;
124         lw->inv_weight = 0;
125 }
126
127 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
128 {
129         lw->weight -= dec;
130         lw->inv_weight = 0;
131 }
132
133 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
134 {
135         lw->weight = w;
136         lw->inv_weight = 0;
137 }
138
139 /*
140  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
141  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
142  * to users decreases. But the relationship is not linear,
143  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
144  * number of CPUs.
145  *
146  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
147  */
148 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
149 {
150         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
151         unsigned int factor;
152
153         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
154         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
155                 factor = 1;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
158                 factor = cpus;
159                 break;
160         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
161         default:
162                 factor = 1 + ilog2(cpus);
163                 break;
164         }
165
166         return factor;
167 }
168
169 static void update_sysctl(void)
170 {
171         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
172
173 #define SET_SYSCTL(name) \
174         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
175         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
176         SET_SYSCTL(sched_latency);
177         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
178 #undef SET_SYSCTL
179 }
180
181 void sched_init_granularity(void)
182 {
183         update_sysctl();
184 }
185
186 #define WMULT_CONST     (~0U)
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
190 {
191         unsigned long w;
192
193         if (likely(lw->inv_weight))
194                 return;
195
196         w = scale_load_down(lw->weight);
197
198         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
199                 lw->inv_weight = 1;
200         else if (unlikely(!w))
201                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
202         else
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
204 }
205
206 /*
207  * delta_exec * weight / lw.weight
208  *   OR
209  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
210  *
211  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
212  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
213  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
214  *
215  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
216  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
217  */
218 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
219 {
220         u64 fact = scale_load_down(weight);
221         int shift = WMULT_SHIFT;
222
223         __update_inv_weight(lw);
224
225         if (unlikely(fact >> 32)) {
226                 while (fact >> 32) {
227                         fact >>= 1;
228                         shift--;
229                 }
230         }
231
232         /* hint to use a 32x32->64 mul */
233         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
234
235         while (fact >> 32) {
236                 fact >>= 1;
237                 shift--;
238         }
239
240         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
241 }
242
243
244 const struct sched_class fair_sched_class;
245
246 /**************************************************************
247  * CFS operations on generic schedulable entities:
248  */
249
250 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
251
252 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
253 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
254 {
255         return cfs_rq->rq;
256 }
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
286 {
287         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
288         int cpu = cpu_of(rq);
289
290         if (cfs_rq->on_list)
291                 return rq->tmp_alone_branch == &rq->leaf_cfs_rq_list;
292
293         cfs_rq->on_list = 1;
294
295         /*
296          * Ensure we either appear before our parent (if already
297          * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
298          * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
299          * reduces this to two cases and a special case for the root
300          * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
301          * tmp_alone_branch either when the branch is connected
302          * to a tree or when we reach the top of the tree
303          */
304         if (cfs_rq->tg->parent &&
305             cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
306                 /*
307                  * If parent is already on the list, we add the child
308                  * just before. Thanks to circular linked property of
309                  * the list, this means to put the child at the tail
310                  * of the list that starts by parent.
311                  */
312                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
313                         &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
314                 /*
315                  * The branch is now connected to its tree so we can
316                  * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
317                  * list.
318                  */
319                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
320                 return true;
321         }
322
323         if (!cfs_rq->tg->parent) {
324                 /*
325                  * cfs rq without parent should be put
326                  * at the tail of the list.
327                  */
328                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
329                         &rq->leaf_cfs_rq_list);
330                 /*
331                  * We have reach the top of a tree so we can reset
332                  * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
333                  */
334                 rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
335                 return true;
336         }
337
338         /*
339          * The parent has not already been added so we want to
340          * make sure that it will be put after us.
341          * tmp_alone_branch points to the begin of the branch
342          * where we will add parent.
343          */
344         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list, rq->tmp_alone_branch);
345         /*
346          * update tmp_alone_branch to points to the new begin
347          * of the branch
348          */
349         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
350         return false;
351 }
352
353 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
354 {
355         if (cfs_rq->on_list) {
356                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
357
358                 /*
359                  * With cfs_rq being unthrottled/throttled during an enqueue,
360                  * it can happen the tmp_alone_branch points the a leaf that
361                  * we finally want to del. In this case, tmp_alone_branch moves
362                  * to the prev element but it will point to rq->leaf_cfs_rq_list
363                  * at the end of the enqueue.
364                  */
365                 if (rq->tmp_alone_branch == &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list)
366                         rq->tmp_alone_branch = cfs_rq->leaf_cfs_rq_list.prev;
367
368                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
369                 cfs_rq->on_list = 0;
370         }
371 }
372
373 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
374 {
375         SCHED_WARN_ON(rq->tmp_alone_branch != &rq->leaf_cfs_rq_list);
376 }
377
378 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
379 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
380         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
381                                  leaf_cfs_rq_list)
382
383 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
384 static inline struct cfs_rq *
385 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
386 {
387         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
388                 return se->cfs_rq;
389
390         return NULL;
391 }
392
393 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
394 {
395         return se->parent;
396 }
397
398 static void
399 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
400 {
401         int se_depth, pse_depth;
402
403         /*
404          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
405          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
406          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
407          * parent.
408          */
409
410         /* First walk up until both entities are at same depth */
411         se_depth = (*se)->depth;
412         pse_depth = (*pse)->depth;
413
414         while (se_depth > pse_depth) {
415                 se_depth--;
416                 *se = parent_entity(*se);
417         }
418
419         while (pse_depth > se_depth) {
420                 pse_depth--;
421                 *pse = parent_entity(*pse);
422         }
423
424         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
425                 *se = parent_entity(*se);
426                 *pse = parent_entity(*pse);
427         }
428 }
429
430 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
431
432 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
433 {
434         return container_of(se, struct task_struct, se);
435 }
436
437 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
438 {
439         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
440 }
441
442
443 #define for_each_sched_entity(se) \
444                 for (; se; se = NULL)
445
446 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
447 {
448         return &task_rq(p)->cfs;
449 }
450
451 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
452 {
453         struct task_struct *p = task_of(se);
454         struct rq *rq = task_rq(p);
455
456         return &rq->cfs;
457 }
458
459 /* runqueue "owned" by this group */
460 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
461 {
462         return NULL;
463 }
464
465 static inline bool list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
466 {
467         return true;
468 }
469
470 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
471 {
472 }
473
474 static inline void assert_list_leaf_cfs_rq(struct rq *rq)
475 {
476 }
477
478 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
479                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
480
481 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
482 {
483         return NULL;
484 }
485
486 static inline void
487 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
488 {
489 }
490
491 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
492
493 static __always_inline
494 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
495
496 /**************************************************************
497  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
498  */
499
500 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
501 {
502         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
503         if (delta > 0)
504                 max_vruntime = vruntime;
505
506         return max_vruntime;
507 }
508
509 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
510 {
511         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
512         if (delta < 0)
513                 min_vruntime = vruntime;
514
515         return min_vruntime;
516 }
517
518 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
519                                 struct sched_entity *b)
520 {
521         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
522 }
523
524 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
525 {
526         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
527         struct rb_node *leftmost = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
528
529         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
530
531         if (curr) {
532                 if (curr->on_rq)
533                         vruntime = curr->vruntime;
534                 else
535                         curr = NULL;
536         }
537
538         if (leftmost) { /* non-empty tree */
539                 struct sched_entity *se;
540                 se = rb_entry(leftmost, struct sched_entity, run_node);
541
542                 if (!curr)
543                         vruntime = se->vruntime;
544                 else
545                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
546         }
547
548         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
549         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
550 #ifndef CONFIG_64BIT
551         smp_wmb();
552         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
553 #endif
554 }
555
556 /*
557  * Enqueue an entity into the rb-tree:
558  */
559 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
560 {
561         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_root.rb_node;
562         struct rb_node *parent = NULL;
563         struct sched_entity *entry;
564         bool leftmost = true;
565
566         /*
567          * Find the right place in the rbtree:
568          */
569         while (*link) {
570                 parent = *link;
571                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
572                 /*
573                  * We dont care about collisions. Nodes with
574                  * the same key stay together.
575                  */
576                 if (entity_before(se, entry)) {
577                         link = &parent->rb_left;
578                 } else {
579                         link = &parent->rb_right;
580                         leftmost = false;
581                 }
582         }
583
584         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
585         rb_insert_color_cached(&se->run_node,
586                                &cfs_rq->tasks_timeline, leftmost);
587 }
588
589 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
590 {
591         rb_erase_cached(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
592 }
593
594 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
595 {
596         struct rb_node *left = rb_first_cached(&cfs_rq->tasks_timeline);
597
598         if (!left)
599                 return NULL;
600
601         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
602 }
603
604 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
605 {
606         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
607
608         if (!next)
609                 return NULL;
610
611         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
612 }
613
614 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
615 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
616 {
617         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline.rb_root);
618
619         if (!last)
620                 return NULL;
621
622         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
623 }
624
625 /**************************************************************
626  * Scheduling class statistics methods:
627  */
628
629 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
630                 void __user *buffer, size_t *lenp,
631                 loff_t *ppos)
632 {
633         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
634         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
635
636         if (ret || !write)
637                 return ret;
638
639         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
640                                         sysctl_sched_min_granularity);
641
642 #define WRT_SYSCTL(name) \
643         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
644         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
645         WRT_SYSCTL(sched_latency);
646         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
647 #undef WRT_SYSCTL
648
649         return 0;
650 }
651 #endif
652
653 /*
654  * delta /= w
655  */
656 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
657 {
658         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
659                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
660
661         return delta;
662 }
663
664 /*
665  * The idea is to set a period in which each task runs once.
666  *
667  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
668  * this period because otherwise the slices get too small.
669  *
670  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
671  */
672 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
673 {
674         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
675                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
676         else
677                 return sysctl_sched_latency;
678 }
679
680 /*
681  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
682  * proportional to the weight.
683  *
684  * s = p*P[w/rw]
685  */
686 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
687 {
688         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
689
690         for_each_sched_entity(se) {
691                 struct load_weight *load;
692                 struct load_weight lw;
693
694                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
695                 load = &cfs_rq->load;
696
697                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
698                         lw = cfs_rq->load;
699
700                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
701                         load = &lw;
702                 }
703                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
704         }
705         return slice;
706 }
707
708 /*
709  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
710  *
711  * vs = s/w
712  */
713 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
714 {
715         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
716 }
717
718 #ifdef CONFIG_SMP
719 #include "pelt.h"
720 #include "sched-pelt.h"
721
722 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
723 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
724
725 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
726 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
727 {
728         struct sched_avg *sa = &se->avg;
729
730         memset(sa, 0, sizeof(*sa));
731
732         /*
733          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
734          * they get a chance to stabilize to their real load level.
735          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
736          * nothing has been attached to the task group yet.
737          */
738         if (entity_is_task(se))
739                 sa->runnable_load_avg = sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
740
741         se->runnable_weight = se->load.weight;
742
743         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
744 }
745
746 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
747 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
748
749 /*
750  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
751  * based on the cfs_rq's current util_avg:
752  *
753  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
754  *
755  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
756  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
757  * as when the series is a harmonic series.
758  *
759  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
760  * only 1/2 of the left utilization budget:
761  *
762  *   util_avg_cap = (cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
763  *
764  * where n denotes the nth task and cpu_scale the CPU capacity.
765  *
766  * For example, for a CPU with 1024 of capacity, a simplest series from
767  * the beginning would be like:
768  *
769  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
770  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
771  *
772  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
773  * if util_avg > util_avg_cap.
774  */
775 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
776 {
777         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
778         struct sched_avg *sa = &se->avg;
779         long cpu_scale = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
780         long cap = (long)(cpu_scale - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
781
782         if (cap > 0) {
783                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
784                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
785                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
786
787                         if (sa->util_avg > cap)
788                                 sa->util_avg = cap;
789                 } else {
790                         sa->util_avg = cap;
791                 }
792         }
793
794         if (entity_is_task(se)) {
795                 struct task_struct *p = task_of(se);
796                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
797                         /*
798                          * For !fair tasks do:
799                          *
800                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
801                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
802                         switched_from_fair(rq, p);
803                          *
804                          * such that the next switched_to_fair() has the
805                          * expected state.
806                          */
807                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
808                         return;
809                 }
810         }
811
812         attach_entity_cfs_rq(se);
813 }
814
815 #else /* !CONFIG_SMP */
816 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
817 {
818 }
819 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
820 {
821 }
822 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
823 {
824 }
825 #endif /* CONFIG_SMP */
826
827 /*
828  * Update the current task's runtime statistics.
829  */
830 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
831 {
832         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
833         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
834         u64 delta_exec;
835
836         if (unlikely(!curr))
837                 return;
838
839         delta_exec = now - curr->exec_start;
840         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
841                 return;
842
843         curr->exec_start = now;
844
845         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
846                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
847
848         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
849         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
850
851         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
852         update_min_vruntime(cfs_rq);
853
854         if (entity_is_task(curr)) {
855                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
856
857                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
858                 cgroup_account_cputime(curtask, delta_exec);
859                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
860         }
861
862         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
863 }
864
865 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
866 {
867         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
868 }
869
870 static inline void
871 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
872 {
873         u64 wait_start, prev_wait_start;
874
875         if (!schedstat_enabled())
876                 return;
877
878         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
879         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
880
881         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
882             likely(wait_start > prev_wait_start))
883                 wait_start -= prev_wait_start;
884
885         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
886 }
887
888 static inline void
889 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
890 {
891         struct task_struct *p;
892         u64 delta;
893
894         if (!schedstat_enabled())
895                 return;
896
897         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
898
899         if (entity_is_task(se)) {
900                 p = task_of(se);
901                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
902                         /*
903                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
904                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
905                          * prior to migration.
906                          */
907                         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
908                         return;
909                 }
910                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
911         }
912
913         __schedstat_set(se->statistics.wait_max,
914                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
915         __schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
916         __schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
917         __schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
918 }
919
920 static inline void
921 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
922 {
923         struct task_struct *tsk = NULL;
924         u64 sleep_start, block_start;
925
926         if (!schedstat_enabled())
927                 return;
928
929         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
930         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
931
932         if (entity_is_task(se))
933                 tsk = task_of(se);
934
935         if (sleep_start) {
936                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
937
938                 if ((s64)delta < 0)
939                         delta = 0;
940
941                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
942                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
943
944                 __schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
945                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
946
947                 if (tsk) {
948                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
949                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
950                 }
951         }
952         if (block_start) {
953                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
954
955                 if ((s64)delta < 0)
956                         delta = 0;
957
958                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
959                         __schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
960
961                 __schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
962                 __schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
963
964                 if (tsk) {
965                         if (tsk->in_iowait) {
966                                 __schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
967                                 __schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
968                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
969                         }
970
971                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
972
973                         /*
974                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
975                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
976                          * amount of time that the task spent sleeping:
977                          */
978                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
979                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
980                                                 (void *)get_wchan(tsk),
981                                                 delta >> 20);
982                         }
983                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
984                 }
985         }
986 }
987
988 /*
989  * Task is being enqueued - update stats:
990  */
991 static inline void
992 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
993 {
994         if (!schedstat_enabled())
995                 return;
996
997         /*
998          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
999          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1000          */
1001         if (se != cfs_rq->curr)
1002                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1003
1004         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1005                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1006 }
1007
1008 static inline void
1009 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1010 {
1011
1012         if (!schedstat_enabled())
1013                 return;
1014
1015         /*
1016          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1017          * waiting task:
1018          */
1019         if (se != cfs_rq->curr)
1020                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1021
1022         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1023                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1024
1025                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1026                         __schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1027                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1028                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1029                         __schedstat_set(se->statistics.block_start,
1030                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1031         }
1032 }
1033
1034 /*
1035  * We are picking a new current task - update its stats:
1036  */
1037 static inline void
1038 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1039 {
1040         /*
1041          * We are starting a new run period:
1042          */
1043         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1044 }
1045
1046 /**************************************************
1047  * Scheduling class queueing methods:
1048  */
1049
1050 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1051 /*
1052  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1053  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1054  * numa_balancing_scan_size.
1055  */
1056 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1057 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1058
1059 /* Portion of address space to scan in MB */
1060 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1061
1062 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1063 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1064
1065 struct numa_group {
1066         atomic_t refcount;
1067
1068         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1069         int nr_tasks;
1070         pid_t gid;
1071         int active_nodes;
1072
1073         struct rcu_head rcu;
1074         unsigned long total_faults;
1075         unsigned long max_faults_cpu;
1076         /*
1077          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1078          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1079          * more by CPU use than by memory faults.
1080          */
1081         unsigned long *faults_cpu;
1082         unsigned long faults[0];
1083 };
1084
1085 /*
1086  * For functions that can be called in multiple contexts that permit reading
1087  * ->numa_group (see struct task_struct for locking rules).
1088  */
1089 static struct numa_group *deref_task_numa_group(struct task_struct *p)
1090 {
1091         return rcu_dereference_check(p->numa_group, p == current ||
1092                 (lockdep_is_held(&task_rq(p)->lock) && !READ_ONCE(p->on_cpu)));
1093 }
1094
1095 static struct numa_group *deref_curr_numa_group(struct task_struct *p)
1096 {
1097         return rcu_dereference_protected(p->numa_group, p == current);
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1101 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1102
1103 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1104 {
1105         unsigned long rss = 0;
1106         unsigned long nr_scan_pages;
1107
1108         /*
1109          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1110          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1111          * on resident pages
1112          */
1113         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1114         rss = get_mm_rss(p->mm);
1115         if (!rss)
1116                 rss = nr_scan_pages;
1117
1118         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1119         return rss / nr_scan_pages;
1120 }
1121
1122 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1123 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1124
1125 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1126 {
1127         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1128         unsigned int scan, floor;
1129         unsigned int windows = 1;
1130
1131         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1132                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1133         floor = 1000 / windows;
1134
1135         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1136         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1137 }
1138
1139 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1140 {
1141         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1142         unsigned long period = smin;
1143         struct numa_group *ng;
1144
1145         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1146         rcu_read_lock();
1147         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1148         if (ng) {
1149                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1150                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1151
1152                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1153                 period *= shared + 1;
1154                 period /= private + shared + 1;
1155         }
1156         rcu_read_unlock();
1157
1158         return max(smin, period);
1159 }
1160
1161 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1162 {
1163         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1164         unsigned long smax;
1165         struct numa_group *ng;
1166
1167         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1168         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1169
1170         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1171         ng = deref_curr_numa_group(p);
1172         if (ng) {
1173                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1174                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1175                 unsigned long period = smax;
1176
1177                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1178                 period *= shared + 1;
1179                 period /= private + shared + 1;
1180
1181                 smax = max(smax, period);
1182         }
1183
1184         return max(smin, smax);
1185 }
1186
1187 void init_numa_balancing(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
1188 {
1189         int mm_users = 0;
1190         struct mm_struct *mm = p->mm;
1191
1192         if (mm) {
1193                 mm_users = atomic_read(&mm->mm_users);
1194                 if (mm_users == 1) {
1195                         mm->numa_next_scan = jiffies + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1196                         mm->numa_scan_seq = 0;
1197                 }
1198         }
1199         p->node_stamp                   = 0;
1200         p->numa_scan_seq                = mm ? mm->numa_scan_seq : 0;
1201         p->numa_scan_period             = sysctl_numa_balancing_scan_delay;
1202         p->numa_work.next               = &p->numa_work;
1203         p->numa_faults                  = NULL;
1204         RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1205         p->last_task_numa_placement     = 0;
1206         p->last_sum_exec_runtime        = 0;
1207
1208         /* New address space, reset the preferred nid */
1209         if (!(clone_flags & CLONE_VM)) {
1210                 p->numa_preferred_nid = -1;
1211                 return;
1212         }
1213
1214         /*
1215          * New thread, keep existing numa_preferred_nid which should be copied
1216          * already by arch_dup_task_struct but stagger when scans start.
1217          */
1218         if (mm) {
1219                 unsigned int delay;
1220
1221                 delay = min_t(unsigned int, task_scan_max(current),
1222                         current->numa_scan_period * mm_users * NSEC_PER_MSEC);
1223                 delay += 2 * TICK_NSEC;
1224                 p->node_stamp = delay;
1225         }
1226 }
1227
1228 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1229 {
1230         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1231         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1232 }
1233
1234 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1235 {
1236         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1237         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1238 }
1239
1240 /* Shared or private faults. */
1241 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1242
1243 /* Memory and CPU locality */
1244 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1245
1246 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1247 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1248
1249 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1250 {
1251         struct numa_group *ng;
1252         pid_t gid = 0;
1253
1254         rcu_read_lock();
1255         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
1256         if (ng)
1257                 gid = ng->gid;
1258         rcu_read_unlock();
1259
1260         return gid;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * The averaged statistics, shared & private, memory & CPU,
1265  * occupy the first half of the array. The second half of the
1266  * array is for current counters, which are averaged into the
1267  * first set by task_numa_placement.
1268  */
1269 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1270 {
1271         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1272 }
1273
1274 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1275 {
1276         if (!p->numa_faults)
1277                 return 0;
1278
1279         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1280                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1281 }
1282
1283 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1284 {
1285         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1286
1287         if (!ng)
1288                 return 0;
1289
1290         return ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1291                 ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1292 }
1293
1294 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1295 {
1296         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1297                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1298 }
1299
1300 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1301 {
1302         unsigned long faults = 0;
1303         int node;
1304
1305         for_each_online_node(node) {
1306                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1307         }
1308
1309         return faults;
1310 }
1311
1312 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1313 {
1314         unsigned long faults = 0;
1315         int node;
1316
1317         for_each_online_node(node) {
1318                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1319         }
1320
1321         return faults;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1326  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1327  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1328  */
1329 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1330
1331 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1332 {
1333         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1334 }
1335
1336 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1337 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1338                                         int maxdist, bool task)
1339 {
1340         unsigned long score = 0;
1341         int node;
1342
1343         /*
1344          * All nodes are directly connected, and the same distance
1345          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1346          */
1347         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1348                 return 0;
1349
1350         /*
1351          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1352          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1353          */
1354         for_each_online_node(node) {
1355                 unsigned long faults;
1356                 int dist = node_distance(nid, node);
1357
1358                 /*
1359                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1360                  * for placement; nid was already counted.
1361                  */
1362                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1363                         continue;
1364
1365                 /*
1366                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1367                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1368                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1369                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1370                  * of each group. Skip other nodes.
1371                  */
1372                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1373                                         dist >= maxdist)
1374                         continue;
1375
1376                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1377                 if (task)
1378                         faults = task_faults(p, node);
1379                 else
1380                         faults = group_faults(p, node);
1381
1382                 /*
1383                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1384                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1385                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1386                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1387                  * The further away a node is, the less the faults count.
1388                  * This seems to result in good task placement.
1389                  */
1390                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1391                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1392                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1393                 }
1394
1395                 score += faults;
1396         }
1397
1398         return score;
1399 }
1400
1401 /*
1402  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1403  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1404  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1405  * evenly spread out between numa nodes.
1406  */
1407 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1408                                         int dist)
1409 {
1410         unsigned long faults, total_faults;
1411
1412         if (!p->numa_faults)
1413                 return 0;
1414
1415         total_faults = p->total_numa_faults;
1416
1417         if (!total_faults)
1418                 return 0;
1419
1420         faults = task_faults(p, nid);
1421         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1422
1423         return 1000 * faults / total_faults;
1424 }
1425
1426 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1427                                          int dist)
1428 {
1429         struct numa_group *ng = deref_task_numa_group(p);
1430         unsigned long faults, total_faults;
1431
1432         if (!ng)
1433                 return 0;
1434
1435         total_faults = ng->total_faults;
1436
1437         if (!total_faults)
1438                 return 0;
1439
1440         faults = group_faults(p, nid);
1441         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1442
1443         return 1000 * faults / total_faults;
1444 }
1445
1446 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1447                                 int src_nid, int dst_cpu)
1448 {
1449         struct numa_group *ng = deref_curr_numa_group(p);
1450         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1451         int last_cpupid, this_cpupid;
1452
1453         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1454         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1455
1456         /*
1457          * Allow first faults or private faults to migrate immediately early in
1458          * the lifetime of a task. The magic number 4 is based on waiting for
1459          * two full passes of the "multi-stage node selection" test that is
1460          * executed below.
1461          */
1462         if ((p->numa_preferred_nid == -1 || p->numa_scan_seq <= 4) &&
1463             (cpupid_pid_unset(last_cpupid) || cpupid_match_pid(p, last_cpupid)))
1464                 return true;
1465
1466         /*
1467          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1468          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1469          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1470          *
1471          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1472          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1473          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1474          *
1475          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1476          * same result twice in a row, given these samples are fully
1477          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1478          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1479          *
1480          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1481          * act on an unlikely task<->page relation.
1482          */
1483         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1484                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1485                 return false;
1486
1487         /* Always allow migrate on private faults */
1488         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1489                 return true;
1490
1491         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1492         if (!ng)
1493                 return true;
1494
1495         /*
1496          * Destination node is much more heavily used than the source
1497          * node? Allow migration.
1498          */
1499         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1500                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1501                 return true;
1502
1503         /*
1504          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1505          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1506          *
1507          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1508          * --------------- * - > ---------------
1509          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1510          */
1511         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1512                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1513 }
1514
1515 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1516 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1517 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1518 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1519
1520 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1521 struct numa_stats {
1522         unsigned long load;
1523
1524         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1525         unsigned long compute_capacity;
1526
1527         unsigned int nr_running;
1528 };
1529
1530 /*
1531  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1532  */
1533 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1534 {
1535         int smt, cpu, cpus = 0;
1536         unsigned long capacity;
1537
1538         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1539         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1540                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1541
1542                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1543                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1544                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1545
1546                 cpus++;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1551          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1552          * not find this node attractive.
1553          *
1554          * We'll detect a huge imbalance and bail there.
1555          */
1556         if (!cpus)
1557                 return;
1558
1559         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1560         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1561         capacity = cpus / smt; /* cores */
1562
1563         capacity = min_t(unsigned, capacity,
1564                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1565 }
1566
1567 struct task_numa_env {
1568         struct task_struct *p;
1569
1570         int src_cpu, src_nid;
1571         int dst_cpu, dst_nid;
1572
1573         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1574
1575         int imbalance_pct;
1576         int dist;
1577
1578         struct task_struct *best_task;
1579         long best_imp;
1580         int best_cpu;
1581 };
1582
1583 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1584                              struct task_struct *p, long imp)
1585 {
1586         struct rq *rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1587
1588         /* Bail out if run-queue part of active NUMA balance. */
1589         if (xchg(&rq->numa_migrate_on, 1))
1590                 return;
1591
1592         /*
1593          * Clear previous best_cpu/rq numa-migrate flag, since task now
1594          * found a better CPU to move/swap.
1595          */
1596         if (env->best_cpu != -1) {
1597                 rq = cpu_rq(env->best_cpu);
1598                 WRITE_ONCE(rq->numa_migrate_on, 0);
1599         }
1600
1601         if (env->best_task)
1602                 put_task_struct(env->best_task);
1603         if (p)
1604                 get_task_struct(p);
1605
1606         env->best_task = p;
1607         env->best_imp = imp;
1608         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1609 }
1610
1611 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1612                                 struct task_numa_env *env)
1613 {
1614         long imb, old_imb;
1615         long orig_src_load, orig_dst_load;
1616         long src_capacity, dst_capacity;
1617
1618         /*
1619          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1620          *
1621          * src_load        dst_load
1622          * ------------ vs ---------
1623          * src_capacity    dst_capacity
1624          */
1625         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1626         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1627
1628         imb = abs(dst_load * src_capacity - src_load * dst_capacity);
1629
1630         orig_src_load = env->src_stats.load;
1631         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1632
1633         old_imb = abs(orig_dst_load * src_capacity - orig_src_load * dst_capacity);
1634
1635         /* Would this change make things worse? */
1636         return (imb > old_imb);
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Maximum NUMA importance can be 1998 (2*999);
1641  * SMALLIMP @ 30 would be close to 1998/64.
1642  * Used to deter task migration.
1643  */
1644 #define SMALLIMP        30
1645
1646 /*
1647  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1648  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1649  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1650  * be exchanged with the source task
1651  */
1652 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1653                               long taskimp, long groupimp, bool maymove)
1654 {
1655         struct numa_group *cur_ng, *p_ng = deref_curr_numa_group(env->p);
1656         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1657         long imp = p_ng ? groupimp : taskimp;
1658         struct task_struct *cur;
1659         long src_load, dst_load;
1660         int dist = env->dist;
1661         long moveimp = imp;
1662         long load;
1663
1664         if (READ_ONCE(dst_rq->numa_migrate_on))
1665                 return;
1666
1667         rcu_read_lock();
1668         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1669         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1670                 cur = NULL;
1671
1672         /*
1673          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1674          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1675          */
1676         if (cur == env->p)
1677                 goto unlock;
1678
1679         if (!cur) {
1680                 if (maymove && moveimp >= env->best_imp)
1681                         goto assign;
1682                 else
1683                         goto unlock;
1684         }
1685
1686         /*
1687          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1688          * source and destination node. Calculate the total differential for
1689          * the source task and potential destination task. The more negative
1690          * the value is, the more remote accesses that would be expected to
1691          * be incurred if the tasks were swapped.
1692          */
1693         /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1694         if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1695                 goto unlock;
1696
1697         /*
1698          * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1699          * in any group then look only at task weights.
1700          */
1701         cur_ng = rcu_dereference(cur->numa_group);
1702         if (cur_ng == p_ng) {
1703                 imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1704                       task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1705                 /*
1706                  * Add some hysteresis to prevent swapping the
1707                  * tasks within a group over tiny differences.
1708                  */
1709                 if (cur_ng)
1710                         imp -= imp / 16;
1711         } else {
1712                 /*
1713                  * Compare the group weights. If a task is all by itself
1714                  * (not part of a group), use the task weight instead.
1715                  */
1716                 if (cur_ng && p_ng)
1717                         imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1718                                group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1719                 else
1720                         imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1721                                task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1722         }
1723
1724         if (maymove && moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1725                 imp = moveimp;
1726                 cur = NULL;
1727                 goto assign;
1728         }
1729
1730         /*
1731          * If the NUMA importance is less than SMALLIMP,
1732          * task migration might only result in ping pong
1733          * of tasks and also hurt performance due to cache
1734          * misses.
1735          */
1736         if (imp < SMALLIMP || imp <= env->best_imp + SMALLIMP / 2)
1737                 goto unlock;
1738
1739         /*
1740          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1741          */
1742         load = task_h_load(env->p) - task_h_load(cur);
1743         if (!load)
1744                 goto assign;
1745
1746         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1747         src_load = env->src_stats.load - load;
1748
1749         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1750                 goto unlock;
1751
1752 assign:
1753         /*
1754          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1755          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1756          */
1757         if (!cur) {
1758                 /*
1759                  * select_idle_siblings() uses an per-CPU cpumask that
1760                  * can be used from IRQ context.
1761                  */
1762                 local_irq_disable();
1763                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1764                                                    env->dst_cpu);
1765                 local_irq_enable();
1766         }
1767
1768         task_numa_assign(env, cur, imp);
1769 unlock:
1770         rcu_read_unlock();
1771 }
1772
1773 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1774                                 long taskimp, long groupimp)
1775 {
1776         long src_load, dst_load, load;
1777         bool maymove = false;
1778         int cpu;
1779
1780         load = task_h_load(env->p);
1781         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1782         src_load = env->src_stats.load - load;
1783
1784         /*
1785          * If the improvement from just moving env->p direction is better
1786          * than swapping tasks around, check if a move is possible.
1787          */
1788         maymove = !load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env);
1789
1790         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1791                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1792                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1793                         continue;
1794
1795                 env->dst_cpu = cpu;
1796                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp, maymove);
1797         }
1798 }
1799
1800 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1801 {
1802         struct task_numa_env env = {
1803                 .p = p,
1804
1805                 .src_cpu = task_cpu(p),
1806                 .src_nid = task_node(p),
1807
1808                 .imbalance_pct = 112,
1809
1810                 .best_task = NULL,
1811                 .best_imp = 0,
1812                 .best_cpu = -1,
1813         };
1814         unsigned long taskweight, groupweight;
1815         struct sched_domain *sd;
1816         long taskimp, groupimp;
1817         struct numa_group *ng;
1818         struct rq *best_rq;
1819         int nid, ret, dist;
1820
1821         /*
1822          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1823          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1824          *
1825          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1826          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1827          * to satisfy here.
1828          */
1829         rcu_read_lock();
1830         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1831         if (sd)
1832                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1833         rcu_read_unlock();
1834
1835         /*
1836          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1837          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1838          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1839          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1840          */
1841         if (unlikely(!sd)) {
1842                 sched_setnuma(p, task_node(p));
1843                 return -EINVAL;
1844         }
1845
1846         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1847         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1848         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1849         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1850         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1851         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1852         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1853         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1854
1855         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1856         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1857
1858         /*
1859          * Look at other nodes in these cases:
1860          * - there is no space available on the preferred_nid
1861          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1862          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1863          *   we need to check other locations.
1864          */
1865         ng = deref_curr_numa_group(p);
1866         if (env.best_cpu == -1 || (ng && ng->active_nodes > 1)) {
1867                 for_each_online_node(nid) {
1868                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1869                                 continue;
1870
1871                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1872                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1873                                                 dist != env.dist) {
1874                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1875                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1876                         }
1877
1878                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1879                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1880                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1881                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1882                                 continue;
1883
1884                         env.dist = dist;
1885                         env.dst_nid = nid;
1886                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1887                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1888                 }
1889         }
1890
1891         /*
1892          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1893          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1894          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1895          * settle down.
1896          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1897          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1898          */
1899         if (ng) {
1900                 if (env.best_cpu == -1)
1901                         nid = env.src_nid;
1902                 else
1903                         nid = cpu_to_node(env.best_cpu);
1904
1905                 if (nid != p->numa_preferred_nid)
1906                         sched_setnuma(p, nid);
1907         }
1908
1909         /* No better CPU than the current one was found. */
1910         if (env.best_cpu == -1)
1911                 return -EAGAIN;
1912
1913         best_rq = cpu_rq(env.best_cpu);
1914         if (env.best_task == NULL) {
1915                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1916                 WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1917                 if (ret != 0)
1918                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1919                 return ret;
1920         }
1921
1922         ret = migrate_swap(p, env.best_task, env.best_cpu, env.src_cpu);
1923         WRITE_ONCE(best_rq->numa_migrate_on, 0);
1924
1925         if (ret != 0)
1926                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1927         put_task_struct(env.best_task);
1928         return ret;
1929 }
1930
1931 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1932 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1933 {
1934         unsigned long interval = HZ;
1935
1936         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1937         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1938                 return;
1939
1940         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1941         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1942         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1943
1944         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1945         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1946                 return;
1947
1948         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1949         task_numa_migrate(p);
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1954  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1955  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1956  * located.
1957  */
1958 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1959 {
1960         unsigned long faults, max_faults = 0;
1961         int nid, active_nodes = 0;
1962
1963         for_each_online_node(nid) {
1964                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1965                 if (faults > max_faults)
1966                         max_faults = faults;
1967         }
1968
1969         for_each_online_node(nid) {
1970                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1971                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1972                         active_nodes++;
1973         }
1974
1975         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1976         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1981  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1982  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1983  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1984  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1985  */
1986 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1987 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1988
1989 /*
1990  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1991  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1992  * the page accesses are shared with other processes.
1993  * Otherwise, decrease the scan period.
1994  */
1995 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1996                         unsigned long shared, unsigned long private)
1997 {
1998         unsigned int period_slot;
1999         int lr_ratio, ps_ratio;
2000         int diff;
2001
2002         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
2003         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
2004
2005         /*
2006          * If there were no record hinting faults then either the task is
2007          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
2008          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
2009          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
2010          * node is overloaded. In either case, scan slower
2011          */
2012         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
2013                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
2014                         p->numa_scan_period << 1);
2015
2016                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
2017                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2018
2019                 return;
2020         }
2021
2022         /*
2023          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
2024          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
2025          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
2026          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
2027          */
2028         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
2029         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
2030         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
2031
2032         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2033                 /*
2034                  * Most memory accesses are local. There is no need to
2035                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
2036                  */
2037                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2038                 if (!slot)
2039                         slot = 1;
2040                 diff = slot * period_slot;
2041         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
2042                 /*
2043                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2044                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2045                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2046                  */
2047                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2048                 if (!slot)
2049                         slot = 1;
2050                 diff = slot * period_slot;
2051         } else {
2052                 /*
2053                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2054                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2055                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2056                  */
2057                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2058                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2059         }
2060
2061         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2062                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2063         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2064 }
2065
2066 /*
2067  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2068  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2069  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2070  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2071  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2072  */
2073 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2074 {
2075         u64 runtime, delta, now;
2076         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2077         now = p->se.exec_start;
2078         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2079
2080         if (p->last_task_numa_placement) {
2081                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2082                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2083
2084                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
2085                 if (unlikely((s64)*period < 0))
2086                         *period = 0;
2087         } else {
2088                 delta = p->se.avg.load_sum;
2089                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2090         }
2091
2092         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2093         p->last_task_numa_placement = now;
2094
2095         return delta;
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2100  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2101  * otherwise workloads might not converge.
2102  */
2103 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2104 {
2105         nodemask_t nodes;
2106         int dist;
2107
2108         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2109         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2110                 return nid;
2111
2112         /*
2113          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2114          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2115          * both the node itself, and on nearby nodes.
2116          */
2117         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2118                 unsigned long score, max_score = 0;
2119                 int node, max_node = nid;
2120
2121                 dist = sched_max_numa_distance;
2122
2123                 for_each_online_node(node) {
2124                         score = group_weight(p, node, dist);
2125                         if (score > max_score) {
2126                                 max_score = score;
2127                                 max_node = node;
2128                         }
2129                 }
2130                 return max_node;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2135          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2136          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2137          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2138          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2139          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2140          * keep the complexity of the search down.
2141          */
2142         nodes = node_online_map;
2143         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2144                 unsigned long max_faults = 0;
2145                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2146                 int a, b;
2147
2148                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2149                 if (!find_numa_distance(dist))
2150                         continue;
2151
2152                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2153                         unsigned long faults = 0;
2154                         nodemask_t this_group;
2155                         nodes_clear(this_group);
2156
2157                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2158                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2159                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2160                                         faults += group_faults(p, b);
2161                                         node_set(b, this_group);
2162                                         node_clear(b, nodes);
2163                                 }
2164                         }
2165
2166                         /* Remember the top group. */
2167                         if (faults > max_faults) {
2168                                 max_faults = faults;
2169                                 max_group = this_group;
2170                                 /*
2171                                  * subtle: at the smallest distance there is
2172                                  * just one node left in each "group", the
2173                                  * winner is the preferred nid.
2174                                  */
2175                                 nid = a;
2176                         }
2177                 }
2178                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2179                 if (!max_faults)
2180                         break;
2181                 nodes = max_group;
2182         }
2183         return nid;
2184 }
2185
2186 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2187 {
2188         int seq, nid, max_nid = -1;
2189         unsigned long max_faults = 0;
2190         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2191         unsigned long total_faults;
2192         u64 runtime, period;
2193         spinlock_t *group_lock = NULL;
2194         struct numa_group *ng;
2195
2196         /*
2197          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2198          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2199          * that the field is read in a single access:
2200          */
2201         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2202         if (p->numa_scan_seq == seq)
2203                 return;
2204         p->numa_scan_seq = seq;
2205         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2206
2207         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2208                        p->numa_faults_locality[1];
2209         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2210
2211         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2212         ng = deref_curr_numa_group(p);
2213         if (ng) {
2214                 group_lock = &ng->lock;
2215                 spin_lock_irq(group_lock);
2216         }
2217
2218         /* Find the node with the highest number of faults */
2219         for_each_online_node(nid) {
2220                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2221                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2222                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2223                 int priv;
2224
2225                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2226                         long diff, f_diff, f_weight;
2227
2228                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2229                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2230                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2231                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2232
2233                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2234                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2235                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2236                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2237
2238                         /*
2239                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2240                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2241                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2242                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2243                          * faults are less important.
2244                          */
2245                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2246                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2247                                    (total_faults + 1);
2248                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2249                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2250
2251                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2252                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2253                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2254                         p->total_numa_faults += diff;
2255                         if (ng) {
2256                                 /*
2257                                  * safe because we can only change our own group
2258                                  *
2259                                  * mem_idx represents the offset for a given
2260                                  * nid and priv in a specific region because it
2261                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2262                                  */
2263                                 ng->faults[mem_idx] += diff;
2264                                 ng->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2265                                 ng->total_faults += diff;
2266                                 group_faults += ng->faults[mem_idx];
2267                         }
2268                 }
2269
2270                 if (!ng) {
2271                         if (faults > max_faults) {
2272                                 max_faults = faults;
2273                                 max_nid = nid;
2274                         }
2275                 } else if (group_faults > max_faults) {
2276                         max_faults = group_faults;
2277                         max_nid = nid;
2278                 }
2279         }
2280
2281         if (ng) {
2282                 numa_group_count_active_nodes(ng);
2283                 spin_unlock_irq(group_lock);
2284                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_nid);
2285         }
2286
2287         if (max_faults) {
2288                 /* Set the new preferred node */
2289                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2290                         sched_setnuma(p, max_nid);
2291         }
2292
2293         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2294 }
2295
2296 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2297 {
2298         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2299 }
2300
2301 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2302 {
2303         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2304                 kfree_rcu(grp, rcu);
2305 }
2306
2307 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2308                         int *priv)
2309 {
2310         struct numa_group *grp, *my_grp;
2311         struct task_struct *tsk;
2312         bool join = false;
2313         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2314         int i;
2315
2316         if (unlikely(!deref_curr_numa_group(p))) {
2317                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2318                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2319
2320                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2321                 if (!grp)
2322                         return;
2323
2324                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2325                 grp->active_nodes = 1;
2326                 grp->max_faults_cpu = 0;
2327                 spin_lock_init(&grp->lock);
2328                 grp->gid = p->pid;
2329                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2330                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2331                                                 nr_node_ids;
2332
2333                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2334                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2335
2336                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2337
2338                 grp->nr_tasks++;
2339                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2340         }
2341
2342         rcu_read_lock();
2343         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2344
2345         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2346                 goto no_join;
2347
2348         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2349         if (!grp)
2350                 goto no_join;
2351
2352         my_grp = deref_curr_numa_group(p);
2353         if (grp == my_grp)
2354                 goto no_join;
2355
2356         /*
2357          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2358          * the other task will join us.
2359          */
2360         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2361                 goto no_join;
2362
2363         /*
2364          * Tie-break on the grp address.
2365          */
2366         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2367                 goto no_join;
2368
2369         /* Always join threads in the same process. */
2370         if (tsk->mm == current->mm)
2371                 join = true;
2372
2373         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2374         if (flags & TNF_SHARED)
2375                 join = true;
2376
2377         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2378         *priv = !join;
2379
2380         if (join && !get_numa_group(grp))
2381                 goto no_join;
2382
2383         rcu_read_unlock();
2384
2385         if (!join)
2386                 return;
2387
2388         BUG_ON(irqs_disabled());
2389         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2390
2391         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2392                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2393                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2394         }
2395         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2396         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2397
2398         my_grp->nr_tasks--;
2399         grp->nr_tasks++;
2400
2401         spin_unlock(&my_grp->lock);
2402         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2403
2404         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2405
2406         put_numa_group(my_grp);
2407         return;
2408
2409 no_join:
2410         rcu_read_unlock();
2411         return;
2412 }
2413
2414 /*
2415  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2416  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2417  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2418  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2419  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2420  */
2421 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2422 {
2423         /* safe: p either is current or is being freed by current */
2424         struct numa_group *grp = rcu_dereference_raw(p->numa_group);
2425         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2426         unsigned long flags;
2427         int i;
2428
2429         if (!numa_faults)
2430                 return;
2431
2432         if (grp) {
2433                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2434                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2435                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2436                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2437
2438                 grp->nr_tasks--;
2439                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2440                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2441                 put_numa_group(grp);
2442         }
2443
2444         if (final) {
2445                 p->numa_faults = NULL;
2446                 kfree(numa_faults);
2447         } else {
2448                 p->total_numa_faults = 0;
2449                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2450                         numa_faults[i] = 0;
2451         }
2452 }
2453
2454 /*
2455  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2456  */
2457 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2458 {
2459         struct task_struct *p = current;
2460         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2461         int cpu_node = task_node(current);
2462         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2463         struct numa_group *ng;
2464         int priv;
2465
2466         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2467                 return;
2468
2469         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2470         if (!p->mm)
2471                 return;
2472
2473         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2474         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2475                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2476                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2477
2478                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2479                 if (!p->numa_faults)
2480                         return;
2481
2482                 p->total_numa_faults = 0;
2483                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2484         }
2485
2486         /*
2487          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2488          * to be private if the accessing pid has not changed
2489          */
2490         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2491                 priv = 1;
2492         } else {
2493                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2494                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2495                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2496         }
2497
2498         /*
2499          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2500          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2501          * actively using should be counted as local. This allows the
2502          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2503          */
2504         ng = deref_curr_numa_group(p);
2505         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2506                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2507                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2508                 local = 1;
2509
2510         /*
2511          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2512          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2513          */
2514         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry)) {
2515                 task_numa_placement(p);
2516                 numa_migrate_preferred(p);
2517         }
2518
2519         if (migrated)
2520                 p->numa_pages_migrated += pages;
2521         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2522                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2523
2524         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2525         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2526         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2527 }
2528
2529 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2530 {
2531         /*
2532          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2533          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2534          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2535          * much of an issue though, since this is just used for
2536          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2537          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2538          */
2539         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2540         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2541 }
2542
2543 /*
2544  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2545  * Triggered from task_tick_numa().
2546  */
2547 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2548 {
2549         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2550         struct task_struct *p = current;
2551         struct mm_struct *mm = p->mm;
2552         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2553         struct vm_area_struct *vma;
2554         unsigned long start, end;
2555         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2556         long pages, virtpages;
2557
2558         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2559
2560         work->next = work; /* protect against double add */
2561         /*
2562          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2563          *
2564          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2565          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2566          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2567          * work.
2568          */
2569         if (p->flags & PF_EXITING)
2570                 return;
2571
2572         if (!mm->numa_next_scan) {
2573                 mm->numa_next_scan = now +
2574                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2575         }
2576
2577         /*
2578          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2579          */
2580         migrate = mm->numa_next_scan;
2581         if (time_before(now, migrate))
2582                 return;
2583
2584         if (p->numa_scan_period == 0) {
2585                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2586                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2587         }
2588
2589         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2590         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2591                 return;
2592
2593         /*
2594          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2595          * the next time around.
2596          */
2597         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2598
2599         start = mm->numa_scan_offset;
2600         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2601         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2602         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2603         if (!pages)
2604                 return;
2605
2606
2607         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2608                 return;
2609         vma = find_vma(mm, start);
2610         if (!vma) {
2611                 reset_ptenuma_scan(p);
2612                 start = 0;
2613                 vma = mm->mmap;
2614         }
2615         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2616                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2617                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2618                         continue;
2619                 }
2620
2621                 /*
2622                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2623                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2624                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2625                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2626                  */
2627                 if (!vma->vm_mm ||
2628                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2629                         continue;
2630
2631                 /*
2632                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2633                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2634                  */
2635                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2636                         continue;
2637
2638                 do {
2639                         start = max(start, vma->vm_start);
2640                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2641                         end = min(end, vma->vm_end);
2642                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2643
2644                         /*
2645                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2646                          * hpages that have at least one present PTE that
2647                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2648                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2649                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2650                          * areas faster.
2651                          */
2652                         if (nr_pte_updates)
2653                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2654                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2655
2656                         start = end;
2657                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2658                                 goto out;
2659
2660                         cond_resched();
2661                 } while (end != vma->vm_end);
2662         }
2663
2664 out:
2665         /*
2666          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2667          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2668          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2669          * scanner to the start so check it now.
2670          */
2671         if (vma)
2672                 mm->numa_scan_offset = start;
2673         else
2674                 reset_ptenuma_scan(p);
2675         up_read(&mm->mmap_sem);
2676
2677         /*
2678          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2679          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2680          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2681          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2682          */
2683         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2684                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2685                 p->node_stamp += 32 * diff;
2686         }
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Drive the periodic memory faults..
2691  */
2692 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2693 {
2694         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2695         u64 period, now;
2696
2697         /*
2698          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2699          */
2700         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2701                 return;
2702
2703         /*
2704          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2705          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2706          * task needs to have done some actual work before we bother with
2707          * NUMA placement.
2708          */
2709         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2710         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2711
2712         if (now > curr->node_stamp + period) {
2713                 if (!curr->node_stamp)
2714                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2715                 curr->node_stamp += period;
2716
2717                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2718                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2719                         task_work_add(curr, work, true);
2720                 }
2721         }
2722 }
2723
2724 static void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2725 {
2726         int src_nid = cpu_to_node(task_cpu(p));
2727         int dst_nid = cpu_to_node(new_cpu);
2728
2729         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2730                 return;
2731
2732         if (!p->mm || !p->numa_faults || (p->flags & PF_EXITING))
2733                 return;
2734
2735         if (src_nid == dst_nid)
2736                 return;
2737
2738         /*
2739          * Allow resets if faults have been trapped before one scan
2740          * has completed. This is most likely due to a new task that
2741          * is pulled cross-node due to wakeups or load balancing.
2742          */
2743         if (p->numa_scan_seq) {
2744                 /*
2745                  * Avoid scan adjustments if moving to the preferred
2746                  * node or if the task was not previously running on
2747                  * the preferred node.
2748                  */
2749                 if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
2750                     (p->numa_preferred_nid != -1 && src_nid != p->numa_preferred_nid))
2751                         return;
2752         }
2753
2754         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2755 }
2756
2757 #else
2758 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2759 {
2760 }
2761
2762 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2763 {
2764 }
2765
2766 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2767 {
2768 }
2769
2770 static inline void update_scan_period(struct task_struct *p, int new_cpu)
2771 {
2772 }
2773
2774 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2775
2776 static void
2777 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2778 {
2779         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2780         if (!parent_entity(se))
2781                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2782 #ifdef CONFIG_SMP
2783         if (entity_is_task(se)) {
2784                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2785
2786                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2787                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2788         }
2789 #endif
2790         cfs_rq->nr_running++;
2791 }
2792
2793 static void
2794 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2795 {
2796         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2797         if (!parent_entity(se))
2798                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2799 #ifdef CONFIG_SMP
2800         if (entity_is_task(se)) {
2801                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2802                 list_del_init(&se->group_node);
2803         }
2804 #endif
2805         cfs_rq->nr_running--;
2806 }
2807
2808 /*
2809  * Signed add and clamp on underflow.
2810  *
2811  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2812  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2813  * values.
2814  */
2815 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2816         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2817         typeof(_val) val = (_val);                              \
2818         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2819                                                                 \
2820         res = var + val;                                        \
2821                                                                 \
2822         if (val < 0 && res > var)                               \
2823                 res = 0;                                        \
2824                                                                 \
2825         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2826 } while (0)
2827
2828 /*
2829  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2830  *
2831  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2832  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2833  * values.
2834  */
2835 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2836         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2837         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2838         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2839         res = var - val;                                        \
2840         if (res > var)                                          \
2841                 res = 0;                                        \
2842         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2843 } while (0)
2844
2845 #ifdef CONFIG_SMP
2846 static inline void
2847 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2848 {
2849         cfs_rq->runnable_weight += se->runnable_weight;
2850
2851         cfs_rq->avg.runnable_load_avg += se->avg.runnable_load_avg;
2852         cfs_rq->avg.runnable_load_sum += se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum;
2853 }
2854
2855 static inline void
2856 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2857 {
2858         cfs_rq->runnable_weight -= se->runnable_weight;
2859
2860         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, se->avg.runnable_load_avg);
2861         sub_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum,
2862                      se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum);
2863 }
2864
2865 static inline void
2866 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2867 {
2868         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2869         cfs_rq->avg.load_sum += se_weight(se) * se->avg.load_sum;
2870 }
2871
2872 static inline void
2873 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2874 {
2875         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2876         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se_weight(se) * se->avg.load_sum);
2877 }
2878 #else
2879 static inline void
2880 enqueue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2881 static inline void
2882 dequeue_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2883 static inline void
2884 enqueue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2885 static inline void
2886 dequeue_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) { }
2887 #endif
2888
2889 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2890                             unsigned long weight, unsigned long runnable)
2891 {
2892         if (se->on_rq) {
2893                 /* commit outstanding execution time */
2894                 if (cfs_rq->curr == se)
2895                         update_curr(cfs_rq);
2896                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2897                 dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2898         }
2899         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
2900
2901         se->runnable_weight = runnable;
2902         update_load_set(&se->load, weight);
2903
2904 #ifdef CONFIG_SMP
2905         do {
2906                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + se->avg.period_contrib;
2907
2908                 se->avg.load_avg = div_u64(se_weight(se) * se->avg.load_sum, divider);
2909                 se->avg.runnable_load_avg =
2910                         div_u64(se_runnable(se) * se->avg.runnable_load_sum, divider);
2911         } while (0);
2912 #endif
2913
2914         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
2915         if (se->on_rq) {
2916                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2917                 enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
2918         }
2919 }
2920
2921 void reweight_task(struct task_struct *p, int prio)
2922 {
2923         struct sched_entity *se = &p->se;
2924         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2925         struct load_weight *load = &se->load;
2926         unsigned long weight = scale_load(sched_prio_to_weight[prio]);
2927
2928         reweight_entity(cfs_rq, se, weight, weight);
2929         load->inv_weight = sched_prio_to_wmult[prio];
2930 }
2931
2932 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2933 #ifdef CONFIG_SMP
2934 /*
2935  * All this does is approximate the hierarchical proportion which includes that
2936  * global sum we all love to hate.
2937  *
2938  * That is, the weight of a group entity, is the proportional share of the
2939  * group weight based on the group runqueue weights. That is:
2940  *
2941  *                     tg->weight * grq->load.weight
2942  *   ge->load.weight = -----------------------------               (1)
2943  *                       \Sum grq->load.weight
2944  *
2945  * Now, because computing that sum is prohibitively expensive to compute (been
2946  * there, done that) we approximate it with this average stuff. The average
2947  * moves slower and therefore the approximation is cheaper and more stable.
2948  *
2949  * So instead of the above, we substitute:
2950  *
2951  *   grq->load.weight -> grq->avg.load_avg                         (2)
2952  *
2953  * which yields the following:
2954  *
2955  *                     tg->weight * grq->avg.load_avg
2956  *   ge->load.weight = ------------------------------              (3)
2957  *                             tg->load_avg
2958  *
2959  * Where: tg->load_avg ~= \Sum grq->avg.load_avg
2960  *
2961  * That is shares_avg, and it is right (given the approximation (2)).
2962  *
2963  * The problem with it is that because the average is slow -- it was designed
2964  * to be exactly that of course -- this leads to transients in boundary
2965  * conditions. In specific, the case where the group was idle and we start the
2966  * one task. It takes time for our CPU's grq->avg.load_avg to build up,
2967  * yielding bad latency etc..
2968  *
2969  * Now, in that special case (1) reduces to:
2970  *
2971  *                     tg->weight * grq->load.weight
2972  *   ge->load.weight = ----------------------------- = tg->weight   (4)
2973  *                         grp->load.weight
2974  *
2975  * That is, the sum collapses because all other CPUs are idle; the UP scenario.
2976  *
2977  * So what we do is modify our approximation (3) to approach (4) in the (near)
2978  * UP case, like:
2979  *
2980  *   ge->load.weight =
2981  *
2982  *              tg->weight * grq->load.weight
2983  *     ---------------------------------------------------         (5)
2984  *     tg->load_avg - grq->avg.load_avg + grq->load.weight
2985  *
2986  * But because grq->load.weight can drop to 0, resulting in a divide by zero,
2987  * we need to use grq->avg.load_avg as its lower bound, which then gives:
2988  *
2989  *
2990  *                     tg->weight * grq->load.weight
2991  *   ge->load.weight = -----------------------------               (6)
2992  *                             tg_load_avg'
2993  *
2994  * Where:
2995  *
2996  *   tg_load_avg' = tg->load_avg - grq->avg.load_avg +
2997  *                  max(grq->load.weight, grq->avg.load_avg)
2998  *
2999  * And that is shares_weight and is icky. In the (near) UP case it approaches
3000  * (4) while in the normal case it approaches (3). It consistently
3001  * overestimates the ge->load.weight and therefore:
3002  *
3003  *   \Sum ge->load.weight >= tg->weight
3004  *
3005  * hence icky!
3006  */
3007 static long calc_group_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
3008 {
3009         long tg_weight, tg_shares, load, shares;
3010         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3011
3012         tg_shares = READ_ONCE(tg->shares);
3013
3014         load = max(scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->avg.load_avg);
3015
3016         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
3017
3018         /* Ensure tg_weight >= load */
3019         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3020         tg_weight += load;
3021
3022         shares = (tg_shares * load);
3023         if (tg_weight)
3024                 shares /= tg_weight;
3025
3026         /*
3027          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
3028          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
3029          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
3030          * the group on a CPU.
3031          *
3032          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
3033          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
3034          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
3035          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
3036          * instead of 0.
3037          */
3038         return clamp_t(long, shares, MIN_SHARES, tg_shares);
3039 }
3040
3041 /*
3042  * This calculates the effective runnable weight for a group entity based on
3043  * the group entity weight calculated above.
3044  *
3045  * Because of the above approximation (2), our group entity weight is
3046  * an load_avg based ratio (3). This means that it includes blocked load and
3047  * does not represent the runnable weight.
3048  *
3049  * Approximate the group entity's runnable weight per ratio from the group
3050  * runqueue:
3051  *
3052  *                                           grq->avg.runnable_load_avg
3053  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight * -------------------------- (7)
3054  *                                               grq->avg.load_avg
3055  *
3056  * However, analogous to above, since the avg numbers are slow, this leads to
3057  * transients in the from-idle case. Instead we use:
3058  *
3059  *   ge->runnable_weight = ge->load.weight *
3060  *
3061  *              max(grq->avg.runnable_load_avg, grq->runnable_weight)
3062  *              -----------------------------------------------------   (8)
3063  *                    max(grq->avg.load_avg, grq->load.weight)
3064  *
3065  * Where these max() serve both to use the 'instant' values to fix the slow
3066  * from-idle and avoid the /0 on to-idle, similar to (6).
3067  */
3068 static long calc_group_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, long shares)
3069 {
3070         long runnable, load_avg;
3071
3072         load_avg = max(cfs_rq->avg.load_avg,
3073                        scale_load_down(cfs_rq->load.weight));
3074
3075         runnable = max(cfs_rq->avg.runnable_load_avg,
3076                        scale_load_down(cfs_rq->runnable_weight));
3077
3078         runnable *= shares;
3079         if (load_avg)
3080                 runnable /= load_avg;
3081
3082         return clamp_t(long, runnable, MIN_SHARES, shares);
3083 }
3084 #endif /* CONFIG_SMP */
3085
3086 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
3087
3088 /*
3089  * Recomputes the group entity based on the current state of its group
3090  * runqueue.
3091  */
3092 static void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3093 {
3094         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3095         long shares, runnable;
3096
3097         if (!gcfs_rq)
3098                 return;
3099
3100         if (throttled_hierarchy(gcfs_rq))
3101                 return;
3102
3103 #ifndef CONFIG_SMP
3104         runnable = shares = READ_ONCE(gcfs_rq->tg->shares);
3105
3106         if (likely(se->load.weight == shares))
3107                 return;
3108 #else
3109         shares   = calc_group_shares(gcfs_rq);
3110         runnable = calc_group_runnable(gcfs_rq, shares);
3111 #endif
3112
3113         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares, runnable);
3114 }
3115
3116 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3117 static inline void update_cfs_group(struct sched_entity *se)
3118 {
3119 }
3120 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3121
3122 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq, int flags)
3123 {
3124         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3125
3126         if (&rq->cfs == cfs_rq || (flags & SCHED_CPUFREQ_MIGRATION)) {
3127                 /*
3128                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3129                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3130                  * a real problem.
3131                  *
3132                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3133                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3134                  * number include things like RT tasks.
3135                  *
3136                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3137                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3138                  *
3139                  * See cpu_util().
3140                  */
3141                 cpufreq_update_util(rq, flags);
3142         }
3143 }
3144
3145 #ifdef CONFIG_SMP
3146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3147 /**
3148  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3149  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3150  * @force: update regardless of how small the difference
3151  *
3152  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3153  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3154  * considerations.
3155  *
3156  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3157  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3158  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3159  *
3160  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3161  */
3162 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3163 {
3164         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3165
3166         /*
3167          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3168          */
3169         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3170                 return;
3171
3172         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3173                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3174                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3175         }
3176 }
3177
3178 /*
3179  * Called within set_task_rq() right before setting a task's CPU. The
3180  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3181  * including the state of rq->lock, should be made.
3182  */
3183 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3184                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3185 {
3186         u64 p_last_update_time;
3187         u64 n_last_update_time;
3188
3189         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3190                 return;
3191
3192         /*
3193          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3194          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3195          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3196          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3197          * the wakee more load sounds not bad.
3198          */
3199         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3200                 return;
3201
3202 #ifndef CONFIG_64BIT
3203         {
3204                 u64 p_last_update_time_copy;
3205                 u64 n_last_update_time_copy;
3206
3207                 do {
3208                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3209                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3210
3211                         smp_rmb();
3212
3213                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3214                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3215
3216                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3217                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3218         }
3219 #else
3220         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3221         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3222 #endif
3223         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3224         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3225 }
3226
3227
3228 /*
3229  * When on migration a sched_entity joins/leaves the PELT hierarchy, we need to
3230  * propagate its contribution. The key to this propagation is the invariant
3231  * that for each group:
3232  *
3233  *   ge->avg == grq->avg                                                (1)
3234  *
3235  * _IFF_ we look at the pure running and runnable sums. Because they
3236  * represent the very same entity, just at different points in the hierarchy.
3237  *
3238  * Per the above update_tg_cfs_util() is trivial and simply copies the running
3239  * sum over (but still wrong, because the group entity and group rq do not have
3240  * their PELT windows aligned).
3241  *
3242  * However, update_tg_cfs_runnable() is more complex. So we have:
3243  *
3244  *   ge->avg.load_avg = ge->load.weight * ge->avg.runnable_avg          (2)
3245  *
3246  * And since, like util, the runnable part should be directly transferable,
3247  * the following would _appear_ to be the straight forward approach:
3248  *
3249  *   grq->avg.load_avg = grq->load.weight * grq->avg.runnable_avg       (3)
3250  *
3251  * And per (1) we have:
3252  *
3253  *   ge->avg.runnable_avg == grq->avg.runnable_avg
3254  *
3255  * Which gives:
3256  *
3257  *                      ge->load.weight * grq->avg.load_avg
3258  *   ge->avg.load_avg = -----------------------------------             (4)
3259  *                               grq->load.weight
3260  *
3261  * Except that is wrong!
3262  *
3263  * Because while for entities historical weight is not important and we
3264  * really only care about our future and therefore can consider a pure
3265  * runnable sum, runqueues can NOT do this.
3266  *
3267  * We specifically want runqueues to have a load_avg that includes
3268  * historical weights. Those represent the blocked load, the load we expect
3269  * to (shortly) return to us. This only works by keeping the weights as
3270  * integral part of the sum. We therefore cannot decompose as per (3).
3271  *
3272  * Another reason this doesn't work is that runnable isn't a 0-sum entity.
3273  * Imagine a rq with 2 tasks that each are runnable 2/3 of the time. Then the
3274  * rq itself is runnable anywhere between 2/3 and 1 depending on how the
3275  * runnable section of these tasks overlap (or not). If they were to perfectly
3276  * align the rq as a whole would be runnable 2/3 of the time. If however we
3277  * always have at least 1 runnable task, the rq as a whole is always runnable.
3278  *
3279  * So we'll have to approximate.. :/
3280  *
3281  * Given the constraint:
3282  *
3283  *   ge->avg.running_sum <= ge->avg.runnable_sum <= LOAD_AVG_MAX
3284  *
3285  * We can construct a rule that adds runnable to a rq by assuming minimal
3286  * overlap.
3287  *
3288  * On removal, we'll assume each task is equally runnable; which yields:
3289  *
3290  *   grq->avg.runnable_sum = grq->avg.load_sum / grq->load.weight
3291  *
3292  * XXX: only do this for the part of runnable > running ?
3293  *
3294  */
3295
3296 static inline void
3297 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3298 {
3299         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3300
3301         /* Nothing to update */
3302         if (!delta)
3303                 return;
3304
3305         /*
3306          * The relation between sum and avg is:
3307          *
3308          *   LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib
3309          *
3310          * however, the PELT windows are not aligned between grq and gse.
3311          */
3312
3313         /* Set new sched_entity's utilization */
3314         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3315         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3316
3317         /* Update parent cfs_rq utilization */
3318         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3319         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3320 }
3321
3322 static inline void
3323 update_tg_cfs_runnable(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, struct cfs_rq *gcfs_rq)
3324 {
3325         long delta_avg, running_sum, runnable_sum = gcfs_rq->prop_runnable_sum;
3326         unsigned long runnable_load_avg, load_avg;
3327         u64 runnable_load_sum, load_sum = 0;
3328         s64 delta_sum;
3329
3330         if (!runnable_sum)
3331                 return;
3332
3333         gcfs_rq->prop_runnable_sum = 0;
3334
3335         if (runnable_sum >= 0) {
3336                 /*
3337                  * Add runnable; clip at LOAD_AVG_MAX. Reflects that until
3338                  * the CPU is saturated running == runnable.
3339                  */
3340                 runnable_sum += se->avg.load_sum;
3341                 runnable_sum = min(runnable_sum, (long)LOAD_AVG_MAX);
3342         } else {
3343                 /*
3344                  * Estimate the new unweighted runnable_sum of the gcfs_rq by
3345                  * assuming all tasks are equally runnable.
3346                  */
3347                 if (scale_load_down(gcfs_rq->load.weight)) {
3348                         load_sum = div_s64(gcfs_rq->avg.load_sum,
3349                                 scale_load_down(gcfs_rq->load.weight));
3350                 }
3351
3352                 /* But make sure to not inflate se's runnable */
3353                 runnable_sum = min(se->avg.load_sum, load_sum);
3354         }
3355
3356         /*
3357          * runnable_sum can't be lower than running_sum
3358          * As running sum is scale with CPU capacity wehreas the runnable sum
3359          * is not we rescale running_sum 1st
3360          */
3361         running_sum = se->avg.util_sum /
3362                 arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu_of(rq_of(cfs_rq)));
3363         runnable_sum = max(runnable_sum, running_sum);
3364
3365         load_sum = (s64)se_weight(se) * runnable_sum;
3366         load_avg = div_s64(load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3367
3368         delta_sum = load_sum - (s64)se_weight(se) * se->avg.load_sum;
3369         delta_avg = load_avg - se->avg.load_avg;
3370
3371         se->avg.load_sum = runnable_sum;
3372         se->avg.load_avg = load_avg;
3373         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta_avg);
3374         add_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, delta_sum);
3375
3376         runnable_load_sum = (s64)se_runnable(se) * runnable_sum;
3377         runnable_load_avg = div_s64(runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
3378         delta_sum = runnable_load_sum - se_weight(se) * se->avg.runnable_load_sum;
3379         delta_avg = runnable_load_avg - se->avg.runnable_load_avg;
3380
3381         se->avg.runnable_load_sum = runnable_sum;
3382         se->avg.runnable_load_avg = runnable_load_avg;
3383
3384         if (se->on_rq) {
3385                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_avg, delta_avg);
3386                 add_positive(&cfs_rq->avg.runnable_load_sum, delta_sum);
3387         }
3388 }
3389
3390 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum)
3391 {
3392         cfs_rq->propagate = 1;
3393         cfs_rq->prop_runnable_sum += runnable_sum;
3394 }
3395
3396 /* Update task and its cfs_rq load average */
3397 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3398 {
3399         struct cfs_rq *cfs_rq, *gcfs_rq;
3400
3401         if (entity_is_task(se))
3402                 return 0;
3403
3404         gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3405         if (!gcfs_rq->propagate)
3406                 return 0;
3407
3408         gcfs_rq->propagate = 0;
3409
3410         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3411
3412         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, gcfs_rq->prop_runnable_sum);
3413
3414         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3415         update_tg_cfs_runnable(cfs_rq, se, gcfs_rq);
3416
3417         return 1;
3418 }
3419
3420 /*
3421  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3422  * group_entity:
3423  */
3424 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3425 {
3426         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3427
3428         /*
3429          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3430          * decay it:
3431          */
3432         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3433                 return false;
3434
3435         /*
3436          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3437          * the utilization of the sched_entity:
3438          */
3439         if (gcfs_rq->propagate)
3440                 return false;
3441
3442         /*
3443          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3444          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3445          * waste of time to try to decay it:
3446          */
3447         return true;
3448 }
3449
3450 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3451
3452 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3453
3454 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3455 {
3456         return 0;
3457 }
3458
3459 static inline void add_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq, long runnable_sum) {}
3460
3461 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3462
3463 /**
3464  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3465  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3466  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3467  *
3468  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3469  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3470  * post_init_entity_util_avg().
3471  *
3472  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3473  *
3474  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3475  *
3476  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3477  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3478  */
3479 static inline int
3480 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3481 {
3482         unsigned long removed_load = 0, removed_util = 0, removed_runnable_sum = 0;
3483         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3484         int decayed = 0;
3485
3486         if (cfs_rq->removed.nr) {
3487                 unsigned long r;
3488                 u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib;
3489
3490                 raw_spin_lock(&cfs_rq->removed.lock);
3491                 swap(cfs_rq->removed.util_avg, removed_util);
3492                 swap(cfs_rq->removed.load_avg, removed_load);
3493                 swap(cfs_rq->removed.runnable_sum, removed_runnable_sum);
3494                 cfs_rq->removed.nr = 0;
3495                 raw_spin_unlock(&cfs_rq->removed.lock);
3496
3497                 r = removed_load;
3498                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3499                 sub_positive(&sa->load_sum, r * divider);
3500
3501                 r = removed_util;
3502                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3503                 sub_positive(&sa->util_sum, r * divider);
3504
3505                 add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -(long)removed_runnable_sum);
3506
3507                 decayed = 1;
3508         }
3509
3510         decayed |= __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3511
3512 #ifndef CONFIG_64BIT
3513         smp_wmb();
3514         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3515 #endif
3516
3517         if (decayed)
3518                 cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3519
3520         return decayed;
3521 }
3522
3523 /**
3524  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3525  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3526  * @se: sched_entity to attach
3527  * @flags: migration hints
3528  *
3529  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3530  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3531  */
3532 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3533 {
3534         u32 divider = LOAD_AVG_MAX - 1024 + cfs_rq->avg.period_contrib;
3535
3536         /*
3537          * When we attach the @se to the @cfs_rq, we must align the decay
3538          * window because without that, really weird and wonderful things can
3539          * happen.
3540          *
3541          * XXX illustrate
3542          */
3543         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3544         se->avg.period_contrib = cfs_rq->avg.period_contrib;
3545
3546         /*
3547          * Hell(o) Nasty stuff.. we need to recompute _sum based on the new
3548          * period_contrib. This isn't strictly correct, but since we're
3549          * entirely outside of the PELT hierarchy, nobody cares if we truncate
3550          * _sum a little.
3551          */
3552         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * divider;
3553
3554         se->avg.load_sum = divider;
3555         if (se_weight(se)) {
3556                 se->avg.load_sum =
3557                         div_u64(se->avg.load_avg * se->avg.load_sum, se_weight(se));
3558         }
3559
3560         se->avg.runnable_load_sum = se->avg.load_sum;
3561
3562         enqueue_load_avg(cfs_rq, se);
3563         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3564         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3565
3566         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, se->avg.load_sum);
3567
3568         cfs_rq_util_change(cfs_rq, flags);
3569 }
3570
3571 /**
3572  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3573  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3574  * @se: sched_entity to detach
3575  *
3576  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3577  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3578  */
3579 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3580 {
3581         dequeue_load_avg(cfs_rq, se);
3582         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3583         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3584
3585         add_tg_cfs_propagate(cfs_rq, -se->avg.load_sum);
3586
3587         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3588 }
3589
3590 /*
3591  * Optional action to be done while updating the load average
3592  */
3593 #define UPDATE_TG       0x1
3594 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3595 #define DO_ATTACH       0x4
3596
3597 /* Update task and its cfs_rq load average */
3598 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3599 {
3600         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3601         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3602         int cpu = cpu_of(rq);
3603         int decayed;
3604
3605         /*
3606          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3607          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3608          */
3609         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3610                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3611
3612         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3613         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3614
3615         if (!se->avg.last_update_time && (flags & DO_ATTACH)) {
3616
3617                 /*
3618                  * DO_ATTACH means we're here from enqueue_entity().
3619                  * !last_update_time means we've passed through
3620                  * migrate_task_rq_fair() indicating we migrated.
3621                  *
3622                  * IOW we're enqueueing a task on a new CPU.
3623                  */
3624                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, SCHED_CPUFREQ_MIGRATION);
3625                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3626
3627         } else if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3628                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3629 }
3630
3631 #ifndef CONFIG_64BIT
3632 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3633 {
3634         u64 last_update_time_copy;
3635         u64 last_update_time;
3636
3637         do {
3638                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3639                 smp_rmb();
3640                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3641         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3642
3643         return last_update_time;
3644 }
3645 #else
3646 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3647 {
3648         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3649 }
3650 #endif
3651
3652 /*
3653  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3654  * the previous rq.
3655  */
3656 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3657 {
3658         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3659         u64 last_update_time;
3660
3661         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3662         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3663 }
3664
3665 /*
3666  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3667  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3668  */
3669 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3670 {
3671         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3672         unsigned long flags;
3673
3674         /*
3675          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3676          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3677          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3678          *
3679          * Similarly for groups, they will have passed through
3680          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3681          * calls this.
3682          */
3683
3684         sync_entity_load_avg(se);
3685
3686         raw_spin_lock_irqsave(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3687         ++cfs_rq->removed.nr;
3688         cfs_rq->removed.util_avg        += se->avg.util_avg;
3689         cfs_rq->removed.load_avg        += se->avg.load_avg;
3690         cfs_rq->removed.runnable_sum    += se->avg.load_sum; /* == runnable_sum */
3691         raw_spin_unlock_irqrestore(&cfs_rq->removed.lock, flags);
3692 }
3693
3694 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3695 {
3696         return cfs_rq->avg.runnable_load_avg;
3697 }
3698
3699 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3700 {
3701         return cfs_rq->avg.load_avg;
3702 }
3703
3704 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3705
3706 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
3707 {
3708         return READ_ONCE(p->se.avg.util_avg);
3709 }
3710
3711 static inline unsigned long _task_util_est(struct task_struct *p)
3712 {
3713         struct util_est ue = READ_ONCE(p->se.avg.util_est);
3714
3715         return max(ue.ewma, ue.enqueued);
3716 }
3717
3718 static inline unsigned long task_util_est(struct task_struct *p)
3719 {
3720         return max(task_util(p), _task_util_est(p));
3721 }
3722
3723 static inline void util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq,
3724                                     struct task_struct *p)
3725 {
3726         unsigned int enqueued;
3727
3728         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3729                 return;
3730
3731         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3732         enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3733         enqueued += (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3734         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, enqueued);
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Check if a (signed) value is within a specified (unsigned) margin,
3739  * based on the observation that:
3740  *
3741  *     abs(x) < y := (unsigned)(x + y - 1) < (2 * y - 1)
3742  *
3743  * NOTE: this only works when value + maring < INT_MAX.
3744  */
3745 static inline bool within_margin(int value, int margin)
3746 {
3747         return ((unsigned int)(value + margin - 1) < (2 * margin - 1));
3748 }
3749
3750 static void
3751 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p, bool task_sleep)
3752 {
3753         long last_ewma_diff;
3754         struct util_est ue;
3755
3756         if (!sched_feat(UTIL_EST))
3757                 return;
3758
3759         /* Update root cfs_rq's estimated utilization */
3760         ue.enqueued  = cfs_rq->avg.util_est.enqueued;
3761         ue.enqueued -= min_t(unsigned int, ue.enqueued,
3762                              (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
3763         WRITE_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued, ue.enqueued);
3764
3765         /*
3766          * Skip update of task's estimated utilization when the task has not
3767          * yet completed an activation, e.g. being migrated.
3768          */
3769         if (!task_sleep)
3770                 return;
3771
3772         /*
3773          * If the PELT values haven't changed since enqueue time,
3774          * skip the util_est update.
3775          */
3776         ue = p->se.avg.util_est;
3777         if (ue.enqueued & UTIL_AVG_UNCHANGED)
3778                 return;
3779
3780         /*
3781          * Skip update of task's estimated utilization when its EWMA is
3782          * already ~1% close to its last activation value.
3783          */
3784         ue.enqueued = (task_util(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED);
3785         last_ewma_diff = ue.enqueued - ue.ewma;
3786         if (within_margin(last_ewma_diff, (SCHED_CAPACITY_SCALE / 100)))
3787                 return;
3788
3789         /*
3790          * Update Task's estimated utilization
3791          *
3792          * When *p completes an activation we can consolidate another sample
3793          * of the task size. This is done by storing the current PELT value
3794          * as ue.enqueued and by using this value to update the Exponential
3795          * Weighted Moving Average (EWMA):
3796          *
3797          *  ewma(t) = w *  task_util(p) + (1-w) * ewma(t-1)
3798          *          = w *  task_util(p) +         ewma(t-1)  - w * ewma(t-1)
3799          *          = w * (task_util(p) -         ewma(t-1)) +     ewma(t-1)
3800          *          = w * (      last_ewma_diff            ) +     ewma(t-1)
3801          *          = w * (last_ewma_diff  +  ewma(t-1) / w)
3802          *
3803          * Where 'w' is the weight of new samples, which is configured to be
3804          * 0.25, thus making w=1/4 ( >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT)
3805          */
3806         ue.ewma <<= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3807         ue.ewma  += last_ewma_diff;
3808         ue.ewma >>= UTIL_EST_WEIGHT_SHIFT;
3809         WRITE_ONCE(p->se.avg.util_est, ue);
3810 }
3811
3812 #else /* CONFIG_SMP */
3813
3814 #define UPDATE_TG       0x0
3815 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3816 #define DO_ATTACH       0x0
3817
3818 static inline void update_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int not_used1)
3819 {
3820         cfs_rq_util_change(cfs_rq, 0);
3821 }
3822
3823 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3824
3825 static inline void
3826 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags) {}
3827 static inline void
3828 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3829
3830 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3831 {
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 static inline void
3836 util_est_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p) {}
3837
3838 static inline void
3839 util_est_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_struct *p,
3840                  bool task_sleep) {}
3841
3842 #endif /* CONFIG_SMP */
3843
3844 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3845 {
3846 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3847         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3848
3849         if (d < 0)
3850                 d = -d;
3851
3852         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3853                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3854 #endif
3855 }
3856
3857 static inline bool entity_is_long_sleeper(struct sched_entity *se)
3858 {
3859         struct cfs_rq *cfs_rq;
3860         u64 sleep_time;
3861
3862         if (se->exec_start == 0)
3863                 return false;
3864
3865         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3866
3867         sleep_time = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3868
3869         /* Happen while migrating because of clock task divergence */
3870         if (sleep_time <= se->exec_start)
3871                 return false;
3872
3873         sleep_time -= se->exec_start;
3874         if (sleep_time > ((1ULL << 63) / scale_load_down(NICE_0_LOAD)))
3875                 return true;
3876
3877         return false;
3878 }
3879
3880 static void
3881 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3882 {
3883         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3884
3885         /*
3886          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3887          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3888          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3889          * stays open at the end.
3890          */
3891         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3892                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3893
3894         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3895         if (!initial) {
3896                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3897
3898                 /*
3899                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3900                  * for a gentler effect of sleepers:
3901                  */
3902                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3903                         thresh >>= 1;
3904
3905                 vruntime -= thresh;
3906         }
3907
3908         /*
3909          * Pull vruntime of the entity being placed to the base level of
3910          * cfs_rq, to prevent boosting it if placed backwards.
3911          * However, min_vruntime can advance much faster than real time, with
3912          * the extreme being when an entity with the minimal weight always runs
3913          * on the cfs_rq. If the waking entity slept for a long time, its
3914          * vruntime difference from min_vruntime may overflow s64 and their
3915          * comparison may get inversed, so ignore the entity's original
3916          * vruntime in that case.
3917          * The maximal vruntime speedup is given by the ratio of normal to
3918          * minimal weight: scale_load_down(NICE_0_LOAD) / MIN_SHARES.
3919          * When placing a migrated waking entity, its exec_start has been set
3920          * from a different rq. In order to take into account a possible
3921          * divergence between new and prev rq's clocks task because of irq and
3922          * stolen time, we take an additional margin.
3923          * So, cutting off on the sleep time of
3924          *     2^63 / scale_load_down(NICE_0_LOAD) ~ 104 days
3925          * should be safe.
3926          */
3927         if (entity_is_long_sleeper(se))
3928                 se->vruntime = vruntime;
3929         else
3930                 se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3931 }
3932
3933 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3934
3935 static inline void check_schedstat_required(void)
3936 {
3937 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3938         if (schedstat_enabled())
3939                 return;
3940
3941         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3942         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3943                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3944                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3945                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3946                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3947                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3948                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3949                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3950                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3951         }
3952 #endif
3953 }
3954
3955
3956 /*
3957  * MIGRATION
3958  *
3959  *      dequeue
3960  *        update_curr()
3961  *          update_min_vruntime()
3962  *        vruntime -= min_vruntime
3963  *
3964  *      enqueue
3965  *        update_curr()
3966  *          update_min_vruntime()
3967  *        vruntime += min_vruntime
3968  *
3969  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3970  * min_vruntime are up-to-date.
3971  *
3972  * WAKEUP (remote)
3973  *
3974  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3975  *        vruntime -= min_vruntime
3976  *
3977  *      enqueue
3978  *        update_curr()
3979  *          update_min_vruntime()
3980  *        vruntime += min_vruntime
3981  *
3982  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3983  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3984  */
3985
3986 static void
3987 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3988 {
3989         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3990         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3991
3992         /*
3993          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3994          * update_curr().
3995          */
3996         if (renorm && curr)
3997                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3998
3999         update_curr(cfs_rq);
4000
4001         /*
4002          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
4003          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
4004          * placed in the past could significantly boost this task to the
4005          * fairness detriment of existing tasks.
4006          */
4007         if (renorm && !curr)
4008                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
4009
4010         /*
4011          * When enqueuing a sched_entity, we must:
4012          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4013          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
4014          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
4015          *     its group cfs_rq
4016          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
4017          */
4018         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG | DO_ATTACH);
4019         update_cfs_group(se);
4020         enqueue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4021         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
4022
4023         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
4024                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
4025         /* Entity has migrated, no longer consider this task hot */
4026         if (flags & ENQUEUE_MIGRATED)
4027                 se->exec_start = 0;
4028
4029         check_schedstat_required();
4030         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
4031         check_spread(cfs_rq, se);
4032         if (!curr)
4033                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
4034         se->on_rq = 1;
4035
4036         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
4037                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4038                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
4039         }
4040 }
4041
4042 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
4043 {
4044         for_each_sched_entity(se) {
4045                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4046                 if (cfs_rq->last != se)
4047                         break;
4048
4049                 cfs_rq->last = NULL;
4050         }
4051 }
4052
4053 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
4054 {
4055         for_each_sched_entity(se) {
4056                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4057                 if (cfs_rq->next != se)
4058                         break;
4059
4060                 cfs_rq->next = NULL;
4061         }
4062 }
4063
4064 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
4065 {
4066         for_each_sched_entity(se) {
4067                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4068                 if (cfs_rq->skip != se)
4069                         break;
4070
4071                 cfs_rq->skip = NULL;
4072         }
4073 }
4074
4075 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4076 {
4077         if (cfs_rq->last == se)
4078                 __clear_buddies_last(se);
4079
4080         if (cfs_rq->next == se)
4081                 __clear_buddies_next(se);
4082
4083         if (cfs_rq->skip == se)
4084                 __clear_buddies_skip(se);
4085 }
4086
4087 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4088
4089 static void
4090 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
4091 {
4092         /*
4093          * Update run-time statistics of the 'current'.
4094          */
4095         update_curr(cfs_rq);
4096
4097         /*
4098          * When dequeuing a sched_entity, we must:
4099          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
4100          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
4101          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
4102          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
4103          *     of its group cfs_rq.
4104          */
4105         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4106         dequeue_runnable_load_avg(cfs_rq, se);
4107
4108         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
4109
4110         clear_buddies(cfs_rq, se);
4111
4112         if (se != cfs_rq->curr)
4113                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4114         se->on_rq = 0;
4115         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
4116
4117         /*
4118          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
4119          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
4120          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
4121          * can move min_vruntime forward still more.
4122          */
4123         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
4124                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
4125
4126         /* return excess runtime on last dequeue */
4127         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4128
4129         update_cfs_group(se);
4130
4131         /*
4132          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
4133          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
4134          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
4135          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
4136          */
4137         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) != DEQUEUE_SAVE)
4138                 update_min_vruntime(cfs_rq);
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4143  */
4144 static void
4145 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4146 {
4147         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
4148         struct sched_entity *se;
4149         s64 delta;
4150
4151         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
4152         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
4153         if (delta_exec > ideal_runtime) {
4154                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4155                 /*
4156                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
4157                  * re-elected due to buddy favours.
4158                  */
4159                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
4160                 return;
4161         }
4162
4163         /*
4164          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
4165          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
4166          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
4167          */
4168         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
4169                 return;
4170
4171         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
4172         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
4173
4174         if (delta < 0)
4175                 return;
4176
4177         if (delta > ideal_runtime)
4178                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4179 }
4180
4181 static void
4182 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
4183 {
4184         /* 'current' is not kept within the tree. */
4185         if (se->on_rq) {
4186                 /*
4187                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
4188                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
4189                  * runqueue.
4190                  */
4191                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
4192                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
4193                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
4194         }
4195
4196         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
4197         cfs_rq->curr = se;
4198
4199         /*
4200          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
4201          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
4202          * when there are only lesser-weight tasks around):
4203          */
4204         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
4205                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
4206                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
4207                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
4208         }
4209
4210         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
4211 }
4212
4213 static int
4214 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
4215
4216 /*
4217  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
4218  * 1) keep things fair between processes/task groups
4219  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
4220  * 3) pick the "last" process, for cache locality
4221  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
4222  */
4223 static struct sched_entity *
4224 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
4225 {
4226         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
4227         struct sched_entity *se;
4228
4229         /*
4230          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
4231          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
4232          */
4233         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
4234                 left = curr;
4235
4236         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
4237
4238         /*
4239          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
4240          * be done without getting too unfair.
4241          */
4242         if (cfs_rq->skip == se) {
4243                 struct sched_entity *second;
4244
4245                 if (se == curr) {
4246                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
4247                 } else {
4248                         second = __pick_next_entity(se);
4249                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
4250                                 second = curr;
4251                 }
4252
4253                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
4254                         se = second;
4255         }
4256
4257         /*
4258          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
4259          */
4260         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
4261                 se = cfs_rq->last;
4262
4263         /*
4264          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
4265          */
4266         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
4267                 se = cfs_rq->next;
4268
4269         clear_buddies(cfs_rq, se);
4270
4271         return se;
4272 }
4273
4274 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
4275
4276 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
4277 {
4278         /*
4279          * If still on the runqueue then deactivate_task()
4280          * was not called and update_curr() has to be done:
4281          */
4282         if (prev->on_rq)
4283                 update_curr(cfs_rq);
4284
4285         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
4286         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4287
4288         check_spread(cfs_rq, prev);
4289
4290         if (prev->on_rq) {
4291                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
4292                 /* Put 'current' back into the tree. */
4293                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
4294                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
4295                 update_load_avg(cfs_rq, prev, 0);
4296         }
4297         cfs_rq->curr = NULL;
4298 }
4299
4300 static void
4301 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4302 {
4303         /*
4304          * Update run-time statistics of the 'current'.
4305          */
4306         update_curr(cfs_rq);
4307
4308         /*
4309          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4310          */
4311         update_load_avg(cfs_rq, curr, UPDATE_TG);
4312         update_cfs_group(curr);
4313
4314 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4315         /*
4316          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4317          * validating it and just reschedule.
4318          */
4319         if (queued) {
4320                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4321                 return;
4322         }
4323         /*
4324          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4325          */
4326         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4327                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4328                 return;
4329 #endif
4330
4331         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4332                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4333 }
4334
4335
4336 /**************************************************
4337  * CFS bandwidth control machinery
4338  */
4339
4340 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4341
4342 #ifdef CONFIG_JUMP_LABEL
4343 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4344
4345 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4346 {
4347         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4348 }
4349
4350 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4351 {
4352         static_key_slow_inc_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4353 }
4354
4355 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4356 {
4357         static_key_slow_dec_cpuslocked(&__cfs_bandwidth_used);
4358 }
4359 #else /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4360 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4361 {
4362         return true;
4363 }
4364
4365 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4366 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4367 #endif /* CONFIG_JUMP_LABEL */
4368
4369 /*
4370  * default period for cfs group bandwidth.
4371  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4372  */
4373 static inline u64 default_cfs_period(void)
4374 {
4375         return 100000000ULL;
4376 }
4377
4378 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4379 {
4380         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4381 }
4382
4383 /*
4384  * Replenish runtime according to assigned quota. We use sched_clock_cpu
4385  * directly instead of rq->clock to avoid adding additional synchronization
4386  * around rq->lock.
4387  *
4388  * requires cfs_b->lock
4389  */
4390 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4391 {
4392         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF)
4393                 cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4394 }
4395
4396 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4397 {
4398         return &tg->cfs_bandwidth;
4399 }
4400
4401 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4402 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4403 {
4404         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4405                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4406
4407         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4408 }
4409
4410 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4411 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4412 {
4413         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4414         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4415         u64 amount = 0, min_amount;
4416
4417         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4418         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4419
4420         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4421         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4422                 amount = min_amount;
4423         else {
4424                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4425
4426                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4427                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4428                         cfs_b->runtime -= amount;
4429                         cfs_b->idle = 0;
4430                 }
4431         }
4432         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4433
4434         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4435
4436         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4437 }
4438
4439 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4440 {
4441         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4442         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4443
4444         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4445                 return;
4446
4447         if (cfs_rq->throttled)
4448                 return;
4449         /*
4450          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4451          * hierarchy can be throttled
4452          */
4453         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4454                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4455 }
4456
4457 static __always_inline
4458 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4459 {
4460         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4461                 return;
4462
4463         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4464 }
4465
4466 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4467 {
4468         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4469 }
4470
4471 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4472 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4473 {
4474         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4479  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4480  * load-balance operations.
4481  */
4482 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4483                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4484 {
4485         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4486
4487         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4488         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4489
4490         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4491                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4492 }
4493
4494 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4495 {
4496         struct rq *rq = data;
4497         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4498
4499         cfs_rq->throttle_count--;
4500         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4501                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4502                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4503                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4504
4505                 /* Add cfs_rq with already running entity in the list */
4506                 if (cfs_rq->nr_running >= 1)
4507                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4508         }
4509
4510         return 0;
4511 }
4512
4513 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4514 {
4515         struct rq *rq = data;
4516         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4517
4518         /* group is entering throttled state, stop time */
4519         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4520                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4521                 list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4522         }
4523         cfs_rq->throttle_count++;
4524
4525         return 0;
4526 }
4527
4528 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4529 {
4530         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4531         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4532         struct sched_entity *se;
4533         long task_delta, dequeue = 1;
4534         bool empty;
4535
4536         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4537
4538         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4539         rcu_read_lock();
4540         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4541         rcu_read_unlock();
4542
4543         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4544         for_each_sched_entity(se) {
4545                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4546                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4547                 if (!se->on_rq)
4548                         break;
4549
4550                 if (dequeue)
4551                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4552                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4553
4554                 if (qcfs_rq->load.weight)
4555                         dequeue = 0;
4556         }
4557
4558         if (!se)
4559                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4560
4561         cfs_rq->throttled = 1;
4562         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4563         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4564         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4565
4566         /*
4567          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4568          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
4569          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
4570          */
4571         if (cfs_b->distribute_running)
4572                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4573         else
4574                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4575
4576         /*
4577          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4578          * timer is running.
4579          */
4580         if (empty)
4581                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4582
4583         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4584 }
4585
4586 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4587 {
4588         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4589         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4590         struct sched_entity *se;
4591         int enqueue = 1;
4592         long task_delta;
4593
4594         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4595
4596         cfs_rq->throttled = 0;
4597
4598         update_rq_clock(rq);
4599
4600         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4601         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4602         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4603         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4604
4605         /* update hierarchical throttle state */
4606         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4607
4608         if (!cfs_rq->load.weight)
4609                 return;
4610
4611         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4612         for_each_sched_entity(se) {
4613                 if (se->on_rq)
4614                         enqueue = 0;
4615
4616                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4617                 if (enqueue)
4618                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4619                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4620
4621                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4622                         break;
4623         }
4624
4625         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
4626
4627         if (!se)
4628                 add_nr_running(rq, task_delta);
4629
4630         /* Determine whether we need to wake up potentially idle CPU: */
4631         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4632                 resched_curr(rq);
4633 }
4634
4635 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 remaining)
4636 {
4637         struct cfs_rq *cfs_rq;
4638         u64 runtime;
4639         u64 starting_runtime = remaining;
4640
4641         rcu_read_lock();
4642         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4643                                 throttled_list) {
4644                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4645                 struct rq_flags rf;
4646
4647                 rq_lock(rq, &rf);
4648                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4649                         goto next;
4650
4651                 /* By the above check, this should never be true */
4652                 SCHED_WARN_ON(cfs_rq->runtime_remaining > 0);
4653
4654                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4655                 if (runtime > remaining)
4656                         runtime = remaining;
4657                 remaining -= runtime;
4658
4659                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4660
4661                 /* we check whether we're throttled above */
4662                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4663                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4664
4665 next:
4666                 rq_unlock(rq, &rf);
4667
4668                 if (!remaining)
4669                         break;
4670         }
4671         rcu_read_unlock();
4672
4673         return starting_runtime - remaining;
4674 }
4675
4676 /*
4677  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4678  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4679  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4680  * used to track this state.
4681  */
4682 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4683 {
4684         u64 runtime;
4685         int throttled;
4686
4687         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4688         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4689                 goto out_deactivate;
4690
4691         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4692         cfs_b->nr_periods += overrun;
4693
4694         /*
4695          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4696          * we're going inactive then everything else can be deferred
4697          */
4698         if (cfs_b->idle && !throttled)
4699                 goto out_deactivate;
4700
4701         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4702
4703         if (!throttled) {
4704                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4705                 cfs_b->idle = 1;
4706                 return 0;
4707         }
4708
4709         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4710         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4711
4712         /*
4713          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4714          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4715          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4716          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4717          * only by limited amounts in that extreme case.
4718          */
4719         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
4720                 runtime = cfs_b->runtime;
4721                 cfs_b->distribute_running = 1;
4722                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4723                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4724                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4725                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4726
4727                 cfs_b->distribute_running = 0;
4728                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4729
4730                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4731         }
4732
4733         /*
4734          * While we are ensured activity in the period following an
4735          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4736          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4737          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4738          */
4739         cfs_b->idle = 0;
4740
4741         return 0;
4742
4743 out_deactivate:
4744         return 1;
4745 }
4746
4747 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4748 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4749 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4750 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4751 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4752 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4753
4754 /*
4755  * Are we near the end of the current quota period?
4756  *
4757  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4758  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4759  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4760  */
4761 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4762 {
4763         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4764         s64 remaining;
4765
4766         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4767         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4768                 return 1;
4769
4770         /* is a quota refresh about to occur? */
4771         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4772         if (remaining < (s64)min_expire)
4773                 return 1;
4774
4775         return 0;
4776 }
4777
4778 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4779 {
4780         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4781
4782         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4783         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4784                 return;
4785
4786         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4787                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4788                         HRTIMER_MODE_REL);
4789 }
4790
4791 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4792 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4793 {
4794         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4795         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4796
4797         if (slack_runtime <= 0)
4798                 return;
4799
4800         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4801         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF) {
4802                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4803
4804                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4805                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4806                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4807                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4808         }
4809         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4810
4811         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4812         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4813 }
4814
4815 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4816 {
4817         if (!cfs_bandwidth_used())
4818                 return;
4819
4820         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4821                 return;
4822
4823         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4824 }
4825
4826 /*
4827  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4828  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4829  */
4830 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4831 {
4832         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4833
4834         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4835         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4836         if (cfs_b->distribute_running) {
4837                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4838                 return;
4839         }
4840
4841         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4842                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4843                 return;
4844         }
4845
4846         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4847                 runtime = cfs_b->runtime;
4848
4849         if (runtime)
4850                 cfs_b->distribute_running = 1;
4851
4852         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4853
4854         if (!runtime)
4855                 return;
4856
4857         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime);
4858
4859         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4860         cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4861         cfs_b->distribute_running = 0;
4862         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4863 }
4864
4865 /*
4866  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4867  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4868  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4869  */
4870 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4871 {
4872         if (!cfs_bandwidth_used())
4873                 return;
4874
4875         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4876         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4877                 return;
4878
4879         /* ensure the group is not already throttled */
4880         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4881                 return;
4882
4883         /* update runtime allocation */
4884         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4885         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4886                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4887 }
4888
4889 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4890 {
4891         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4892
4893         if (!cfs_bandwidth_used())
4894                 return;
4895
4896         if (!tg->parent)
4897                 return;
4898
4899         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4900         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4901
4902         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4903         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4904 }
4905
4906 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4907 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4908 {
4909         if (!cfs_bandwidth_used())
4910                 return false;
4911
4912         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4913                 return false;
4914
4915         /*
4916          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4917          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4918          */
4919         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4920                 return true;
4921
4922         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4923         return true;
4924 }
4925
4926 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4927 {
4928         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4929                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4930
4931         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4932
4933         return HRTIMER_NORESTART;
4934 }
4935
4936 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4937
4938 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4939 {
4940         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4941                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4942         int overrun;
4943         int idle = 0;
4944         int count = 0;
4945
4946         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4947         for (;;) {
4948                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4949                 if (!overrun)
4950                         break;
4951
4952                 if (++count > 3) {
4953                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4954
4955                         /*
4956                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4957                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4958                          * to fail.
4959                          */
4960                         new = old * 2;
4961                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4962                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4963                                 cfs_b->quota *= 2;
4964
4965                                 pr_warn_ratelimited(
4966         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4967                                         smp_processor_id(),
4968                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4969                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4970                         } else {
4971                                 pr_warn_ratelimited(
4972         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4973                                         smp_processor_id(),
4974                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4975                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4976                         }
4977
4978                         /* reset count so we don't come right back in here */
4979                         count = 0;
4980                 }
4981
4982                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4983         }
4984         if (idle)
4985                 cfs_b->period_active = 0;
4986         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4987
4988         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4989 }
4990
4991 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4992 {
4993         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4994         cfs_b->runtime = 0;
4995         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4996         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4997
4998         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4999         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5000         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
5001         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
5002         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
5003         cfs_b->distribute_running = 0;
5004 }
5005
5006 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
5007 {
5008         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5009         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
5010 }
5011
5012 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5013 {
5014         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
5015
5016         if (cfs_b->period_active)
5017                 return;
5018
5019         cfs_b->period_active = 1;
5020         hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
5021         hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
5022 }
5023
5024 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
5025 {
5026         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
5027         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
5028                 return;
5029
5030         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
5031         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
5032 }
5033
5034 /*
5035  * Both these CPU hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
5036  *
5037  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
5038  * bits doesn't do much.
5039  */
5040
5041 /* cpu online calback */
5042 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
5043 {
5044         struct task_group *tg;
5045
5046         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5047
5048         rcu_read_lock();
5049         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5050                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
5051                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5052
5053                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
5054                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
5055                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
5056         }
5057         rcu_read_unlock();
5058 }
5059
5060 /* cpu offline callback */
5061 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
5062 {
5063         struct task_group *tg;
5064
5065         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5066
5067         rcu_read_lock();
5068         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
5069                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
5070
5071                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
5072                         continue;
5073
5074                 /*
5075                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
5076                  * there's some valid quota amount
5077                  */
5078                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
5079                 /*
5080                  * Offline rq is schedulable till CPU is completely disabled
5081                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
5082                  */
5083                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
5084
5085                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5086                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
5087         }
5088         rcu_read_unlock();
5089 }
5090
5091 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5092
5093 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
5094 {
5095         return false;
5096 }
5097
5098 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
5099 {
5100         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
5101 }
5102
5103 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
5104 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
5105 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5106 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
5107 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5108
5109 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
5110 {
5111         return 0;
5112 }
5113
5114 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
5115 {
5116         return 0;
5117 }
5118
5119 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
5120                                     int src_cpu, int dest_cpu)
5121 {
5122         return 0;
5123 }
5124
5125 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5126
5127 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5128 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
5129 #endif
5130
5131 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
5132 {
5133         return NULL;
5134 }
5135 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
5136 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
5137 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
5138
5139 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
5140
5141 /**************************************************
5142  * CFS operations on tasks:
5143  */
5144
5145 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
5146 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5147 {
5148         struct sched_entity *se = &p->se;
5149         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5150
5151         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
5152
5153         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
5154                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
5155                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
5156                 s64 delta = slice - ran;
5157
5158                 if (delta < 0) {
5159                         if (rq->curr == p)
5160                                 resched_curr(rq);
5161                         return;
5162                 }
5163                 hrtick_start(rq, delta);
5164         }
5165 }
5166
5167 /*
5168  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
5169  * current task is from our class and nr_running is low enough
5170  * to matter.
5171  */
5172 static void hrtick_update(struct rq *rq)
5173 {
5174         struct task_struct *curr = rq->curr;
5175
5176         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
5177                 return;
5178
5179         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
5180                 hrtick_start_fair(rq, curr);
5181 }
5182 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
5183 static inline void
5184 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5185 {
5186 }
5187
5188 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
5189 {
5190 }
5191 #endif
5192
5193 /*
5194  * The enqueue_task method is called before nr_running is
5195  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
5196  * then put the task into the rbtree:
5197  */
5198 static void
5199 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5200 {
5201         struct cfs_rq *cfs_rq;
5202         struct sched_entity *se = &p->se;
5203
5204         /*
5205          * The code below (indirectly) updates schedutil which looks at
5206          * the cfs_rq utilization to select a frequency.
5207          * Let's add the task's estimated utilization to the cfs_rq's
5208          * estimated utilization, before we update schedutil.
5209          */
5210         util_est_enqueue(&rq->cfs, p);
5211
5212         /*
5213          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
5214          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
5215          * passed.
5216          */
5217         if (p->in_iowait)
5218                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
5219
5220         for_each_sched_entity(se) {
5221                 if (se->on_rq)
5222                         break;
5223                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5224                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
5225
5226                 /*
5227                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5228                  *
5229                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5230                  * post the final h_nr_running increment below.
5231                  */
5232                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5233                         break;
5234                 cfs_rq->h_nr_running++;
5235
5236                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
5237         }
5238
5239         for_each_sched_entity(se) {
5240                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5241                 cfs_rq->h_nr_running++;
5242
5243                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5244                         break;
5245
5246                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5247                 update_cfs_group(se);
5248         }
5249
5250         if (!se)
5251                 add_nr_running(rq, 1);
5252
5253         if (cfs_bandwidth_used()) {
5254                 /*
5255                  * When bandwidth control is enabled; the cfs_rq_throttled()
5256                  * breaks in the above iteration can result in incomplete
5257                  * leaf list maintenance, resulting in triggering the assertion
5258                  * below.
5259                  */
5260                 for_each_sched_entity(se) {
5261                         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5262
5263                         if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
5264                                 break;
5265                 }
5266         }
5267
5268         assert_list_leaf_cfs_rq(rq);
5269
5270         hrtick_update(rq);
5271 }
5272
5273 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
5274
5275 /*
5276  * The dequeue_task method is called before nr_running is
5277  * decreased. We remove the task from the rbtree and
5278  * update the fair scheduling stats:
5279  */
5280 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
5281 {
5282         struct cfs_rq *cfs_rq;
5283         struct sched_entity *se = &p->se;
5284         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
5285
5286         for_each_sched_entity(se) {
5287                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5288                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
5289
5290                 /*
5291                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
5292                  *
5293                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
5294                  * post the final h_nr_running decrement below.
5295                 */
5296                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5297                         break;
5298                 cfs_rq->h_nr_running--;
5299
5300                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
5301                 if (cfs_rq->load.weight) {
5302                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
5303                         se = parent_entity(se);
5304                         /*
5305                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
5306                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
5307                          */
5308                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
5309                                 set_next_buddy(se);
5310                         break;
5311                 }
5312                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
5313         }
5314
5315         for_each_sched_entity(se) {
5316                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5317                 cfs_rq->h_nr_running--;
5318
5319                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
5320                         break;
5321
5322                 update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
5323                 update_cfs_group(se);
5324         }
5325
5326         if (!se)
5327                 sub_nr_running(rq, 1);
5328
5329         util_est_dequeue(&rq->cfs, p, task_sleep);
5330         hrtick_update(rq);
5331 }
5332
5333 #ifdef CONFIG_SMP
5334
5335 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5336 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5337 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5338
5339 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5340 /*
5341  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5342  */
5343
5344 /*
5345  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5346  *
5347  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5348  *
5349  * If a CPU misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5350  * called on the n+1-th tick when CPU may be busy, then we have:
5351  *
5352  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5353  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5354  *
5355  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5356  *
5357  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5358  *
5359  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5360  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5361  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5362  * fixed_power_int())
5363  *
5364  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5365  */
5366 #define DEGRADE_SHIFT           7
5367
5368 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5369 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5370         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5371         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5372         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5373         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5374         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5375 };
5376
5377 /*
5378  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5379  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5380  * adding any new load.
5381  */
5382 static unsigned long
5383 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5384 {
5385         int j = 0;
5386
5387         if (!missed_updates)
5388                 return load;
5389
5390         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5391                 return 0;
5392
5393         if (idx == 1)
5394                 return load >> missed_updates;
5395
5396         while (missed_updates) {
5397                 if (missed_updates % 2)
5398                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5399
5400                 missed_updates >>= 1;
5401                 j++;
5402         }
5403         return load;
5404 }
5405
5406 static struct {
5407         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5408         atomic_t nr_cpus;
5409         int has_blocked;                /* Idle CPUS has blocked load */
5410         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5411         unsigned long next_blocked;     /* Next update of blocked load in jiffies */
5412 } nohz ____cacheline_aligned;
5413
5414 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5415
5416 /**
5417  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5418  * @this_rq: The rq to update statistics for
5419  * @this_load: The current load
5420  * @pending_updates: The number of missed updates
5421  *
5422  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5423  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5424  *
5425  * This function computes a decaying average:
5426  *
5427  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5428  *
5429  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5430  * the @pending_updates argument.
5431  *
5432  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5433  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5434  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5435  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5436  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5437  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5438  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5439  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5440  *
5441  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5442  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5443  *
5444  * For regular NOHZ, this reduces to:
5445  *
5446  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5447  *
5448  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5449  * term.
5450  */
5451 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5452                             unsigned long pending_updates)
5453 {
5454         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5455         int i, scale;
5456
5457         this_rq->nr_load_updates++;
5458
5459         /* Update our load: */
5460         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5461         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5462                 unsigned long old_load, new_load;
5463
5464                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5465
5466                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5467 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5468                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5469                 if (tickless_load) {
5470                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5471                         /*
5472                          * old_load can never be a negative value because a
5473                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5474                          * original tickless_load.
5475                          */
5476                         old_load += tickless_load;
5477                 }
5478 #endif
5479                 new_load = this_load;
5480                 /*
5481                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5482                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5483                  * example.
5484                  */
5485                 if (new_load > old_load)
5486                         new_load += scale - 1;
5487
5488                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5489         }
5490 }
5491
5492 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5493 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5494 {
5495         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5496 }
5497
5498 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5499 /*
5500  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5501  * CPU doing the jiffies update might drift wrt the CPU doing the jiffy reading
5502  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5503  *
5504  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5505  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5506  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5507  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5508  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5509  *
5510  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5511  */
5512
5513 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5514                                  unsigned long curr_jiffies,
5515                                  unsigned long load)
5516 {
5517         unsigned long pending_updates;
5518
5519         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5520         if (pending_updates) {
5521                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5522                 /*
5523                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5524                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5525                  * its weighted load.
5526                  */
5527                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5528         }
5529 }
5530
5531 /*
5532  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5533  * idle balance.
5534  */
5535 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5536 {
5537         /*
5538          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5539          */
5540         if (weighted_cpuload(this_rq))
5541                 return;
5542
5543         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5544 }
5545
5546 /*
5547  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5548  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5549  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5550  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5551  */
5552 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5553 {
5554         struct rq *this_rq = this_rq();
5555
5556         /*
5557          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5558          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5559          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5560          */
5561         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5562 }
5563
5564 /*
5565  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5566  */
5567 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5568 {
5569         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5570         struct rq *this_rq = this_rq();
5571         unsigned long load;
5572         struct rq_flags rf;
5573
5574         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5575                 return;
5576
5577         load = weighted_cpuload(this_rq);
5578         rq_lock(this_rq, &rf);
5579         update_rq_clock(this_rq);
5580         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5581         rq_unlock(this_rq, &rf);
5582 }
5583 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5584 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5585                                         unsigned long curr_jiffies,
5586                                         unsigned long load) { }
5587 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5588
5589 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5590 {
5591 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5592         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5593         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5594 #endif
5595         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5596 }
5597
5598 /*
5599  * Called from scheduler_tick()
5600  */
5601 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5602 {
5603         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5604
5605         if (tick_nohz_tick_stopped())
5606                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5607         else
5608                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5609 }
5610
5611 /*
5612  * Return a low guess at the load of a migration-source CPU weighted
5613  * according to the scheduling class and "nice" value.
5614  *
5615  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5616  * balance conservatively.
5617  */
5618 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5619 {
5620         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5621         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5622
5623         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5624                 return total;
5625
5626         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5627 }
5628
5629 /*
5630  * Return a high guess at the load of a migration-target CPU weighted
5631  * according to the scheduling class and "nice" value.
5632  */
5633 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5634 {
5635         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5636         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5637
5638         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5639                 return total;
5640
5641         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5642 }
5643
5644 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5645 {
5646         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5647 }
5648
5649 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5650 {
5651         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5652 }
5653
5654 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5655 {
5656         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5657         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5658         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5659
5660         if (nr_running)
5661                 return load_avg / nr_running;
5662
5663         return 0;
5664 }
5665
5666 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5667 {
5668         /*
5669          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5670          * jiffy will not have built up many flips.
5671          */
5672         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5673                 current->wakee_flips >>= 1;
5674                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5675         }
5676
5677         if (current->last_wakee != p) {
5678                 current->last_wakee = p;
5679                 current->wakee_flips++;
5680         }
5681 }
5682
5683 /*
5684  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5685  *
5686  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5687  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5688  *
5689  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5690  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5691  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5692  *
5693  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5694  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5695  *
5696  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5697  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5698  * socket size.
5699  */
5700 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5701 {
5702         unsigned int master = current->wakee_flips;
5703         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5704         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5705
5706         if (master < slave)
5707                 swap(master, slave);
5708         if (slave < factor || master < slave * factor)
5709                 return 0;
5710         return 1;
5711 }
5712
5713 /*
5714  * The purpose of wake_affine() is to quickly determine on which CPU we can run
5715  * soonest. For the purpose of speed we only consider the waking and previous
5716  * CPU.
5717  *
5718  * wake_affine_idle() - only considers 'now', it check if the waking CPU is
5719  *                      cache-affine and is (or will be) idle.
5720  *
5721  * wake_affine_weight() - considers the weight to reflect the average
5722  *                        scheduling latency of the CPUs. This seems to work
5723  *                        for the overloaded case.
5724  */
5725 static int
5726 wake_affine_idle(int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5727 {
5728         /*
5729          * If this_cpu is idle, it implies the wakeup is from interrupt
5730          * context. Only allow the move if cache is shared. Otherwise an
5731          * interrupt intensive workload could force all tasks onto one
5732          * node depending on the IO topology or IRQ affinity settings.
5733          *
5734          * If the prev_cpu is idle and cache affine then avoid a migration.
5735          * There is no guarantee that the cache hot data from an interrupt
5736          * is more important than cache hot data on the prev_cpu and from
5737          * a cpufreq perspective, it's better to have higher utilisation
5738          * on one CPU.
5739          */
5740         if (available_idle_cpu(this_cpu) && cpus_share_cache(this_cpu, prev_cpu))
5741                 return available_idle_cpu(prev_cpu) ? prev_cpu : this_cpu;
5742
5743         if (sync && cpu_rq(this_cpu)->nr_running == 1)
5744                 return this_cpu;
5745
5746         return nr_cpumask_bits;
5747 }
5748
5749 static int
5750 wake_affine_weight(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5751                    int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5752 {
5753         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5754         unsigned long task_load;
5755
5756         this_eff_load = target_load(this_cpu, sd->wake_idx);
5757
5758         if (sync) {
5759                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5760
5761                 if (current_load > this_eff_load)
5762                         return this_cpu;
5763
5764                 this_eff_load -= current_load;
5765         }
5766
5767         task_load = task_h_load(p);
5768
5769         this_eff_load += task_load;
5770         if (sched_feat(WA_BIAS))
5771                 this_eff_load *= 100;
5772         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5773
5774         prev_eff_load = source_load(prev_cpu, sd->wake_idx);
5775         prev_eff_load -= task_load;
5776         if (sched_feat(WA_BIAS))
5777                 prev_eff_load *= 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5778         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5779
5780         /*
5781          * If sync, adjust the weight of prev_eff_load such that if
5782          * prev_eff == this_eff that select_idle_sibling() will consider
5783          * stacking the wakee on top of the waker if no other CPU is
5784          * idle.
5785          */
5786         if (sync)
5787                 prev_eff_load += 1;
5788
5789         return this_eff_load < prev_eff_load ? this_cpu : nr_cpumask_bits;
5790 }
5791
5792 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5793                        int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5794 {
5795         int target = nr_cpumask_bits;
5796
5797         if (sched_feat(WA_IDLE))
5798                 target = wake_affine_idle(this_cpu, prev_cpu, sync);
5799
5800         if (sched_feat(WA_WEIGHT) && target == nr_cpumask_bits)
5801                 target = wake_affine_weight(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5802
5803         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5804         if (target == nr_cpumask_bits)
5805                 return prev_cpu;
5806
5807         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5808         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5809         return target;
5810 }
5811
5812 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p);
5813
5814 static unsigned long capacity_spare_without(int cpu, struct task_struct *p)
5815 {
5816         return max_t(long, capacity_of(cpu) - cpu_util_without(cpu, p), 0);
5817 }
5818
5819 /*
5820  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5821  * domain.
5822  *
5823  * Assumes p is allowed on at least one CPU in sd.
5824  */
5825 static struct sched_group *
5826 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5827                   int this_cpu, int sd_flag)
5828 {
5829         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5830         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5831         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX;
5832         unsigned long this_runnable_load = ULONG_MAX;
5833         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = ULONG_MAX;
5834         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5835         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5836         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5837         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5838                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5839
5840         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5841                 load_idx = sd->wake_idx;
5842
5843         do {
5844                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5845                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5846                 int local_group;
5847                 int i;
5848
5849                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5850                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5851                                         &p->cpus_allowed))
5852                         continue;
5853
5854                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5855                                                sched_group_span(group));
5856
5857                 /*
5858                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5859                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5860                  */
5861                 avg_load = 0;
5862                 runnable_load = 0;
5863                 max_spare_cap = 0;
5864
5865                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5866                         /* Bias balancing toward CPUs of our domain */
5867                         if (local_group)
5868                                 load = source_load(i, load_idx);
5869                         else
5870                                 load = target_load(i, load_idx);
5871
5872                         runnable_load += load;
5873
5874                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5875
5876                         spare_cap = capacity_spare_without(i, p);
5877
5878                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5879                                 max_spare_cap = spare_cap;
5880                 }
5881
5882                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5883                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5884                                         group->sgc->capacity;
5885                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5886                                         group->sgc->capacity;
5887
5888                 if (local_group) {
5889                         this_runnable_load = runnable_load;
5890                         this_avg_load = avg_load;
5891                         this_spare = max_spare_cap;
5892                 } else {
5893                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5894                                 /*
5895                                  * The runnable load is significantly smaller
5896                                  * so we can pick this new CPU:
5897                                  */
5898                                 min_runnable_load = runnable_load;
5899                                 min_avg_load = avg_load;
5900                                 idlest = group;
5901                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5902                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5903                                 /*
5904                                  * The runnable loads are close so take the
5905                                  * blocked load into account through avg_load:
5906                                  */
5907                                 min_avg_load = avg_load;
5908                                 idlest = group;
5909                         }
5910
5911                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5912                                 most_spare = max_spare_cap;
5913                                 most_spare_sg = group;
5914                         }
5915                 }
5916         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5917
5918         /*
5919          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5920          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5921          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5922          * so we allow for some task stuffing by using
5923          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5924          *
5925          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5926          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5927          * utilization.
5928          */
5929         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5930                 goto skip_spare;
5931
5932         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5933             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5934                 return NULL;
5935
5936         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5937                 return most_spare_sg;
5938
5939 skip_spare:
5940         if (!idlest)
5941                 return NULL;
5942
5943         /*
5944          * When comparing groups across NUMA domains, it's possible for the
5945          * local domain to be very lightly loaded relative to the remote
5946          * domains but "imbalance" skews the comparison making remote CPUs
5947          * look much more favourable. When considering cross-domain, add
5948          * imbalance to the runnable load on the remote node and consider
5949          * staying local.
5950          */
5951         if ((sd->flags & SD_NUMA) &&
5952             min_runnable_load + imbalance >= this_runnable_load)
5953                 return NULL;
5954
5955         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5956                 return NULL;
5957
5958         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5959              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5960                 return NULL;
5961
5962         return idlest;
5963 }
5964
5965 /*
5966  * find_idlest_group_cpu - find the idlest CPU among the CPUs in the group.
5967  */
5968 static int
5969 find_idlest_group_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5970 {
5971         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5972         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5973         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5974         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5975         int shallowest_idle_cpu = -1;
5976         int i;
5977
5978         /* Check if we have any choice: */
5979         if (group->group_weight == 1)
5980                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5981
5982         /* Traverse only the allowed CPUs */
5983         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5984                 if (available_idle_cpu(i)) {
5985                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5986                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5987                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5988                                 /*
5989                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5990                                  * has the smallest exit latency irrespective
5991                                  * of any idle timestamp.
5992                                  */
5993                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5994                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5995                                 shallowest_idle_cpu = i;
5996                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5997                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5998                                 /*
5999                                  * If equal or no active idle state, then
6000                                  * the most recently idled CPU might have
6001                                  * a warmer cache.
6002                                  */
6003                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
6004                                 shallowest_idle_cpu = i;
6005                         }
6006                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
6007                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
6008                         if (load < min_load) {
6009                                 min_load = load;
6010                                 least_loaded_cpu = i;
6011                         }
6012                 }
6013         }
6014
6015         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
6016 }
6017
6018 static inline int find_idlest_cpu(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
6019                                   int cpu, int prev_cpu, int sd_flag)
6020 {
6021         int new_cpu = cpu;
6022
6023         if (!cpumask_intersects(sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed))
6024                 return prev_cpu;
6025
6026         /*
6027          * We need task's util for capacity_spare_without, sync it up to
6028          * prev_cpu's last_update_time.
6029          */
6030         if (!(sd_flag & SD_BALANCE_FORK))
6031                 sync_entity_load_avg(&p->se);
6032
6033         while (sd) {
6034                 struct sched_group *group;
6035                 struct sched_domain *tmp;
6036                 int weight;
6037
6038                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6039                         sd = sd->child;
6040                         continue;
6041                 }
6042
6043                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6044                 if (!group) {
6045                         sd = sd->child;
6046                         continue;
6047                 }
6048
6049                 new_cpu = find_idlest_group_cpu(group, p, cpu);
6050                 if (new_cpu == cpu) {
6051                         /* Now try balancing at a lower domain level of 'cpu': */
6052                         sd = sd->child;
6053                         continue;
6054                 }
6055
6056                 /* Now try balancing at a lower domain level of 'new_cpu': */
6057                 cpu = new_cpu;
6058                 weight = sd->span_weight;
6059                 sd = NULL;
6060                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6061                         if (weight <= tmp->span_weight)
6062                                 break;
6063                         if (tmp->flags & sd_flag)
6064                                 sd = tmp;
6065                 }
6066         }
6067
6068         return new_cpu;
6069 }
6070
6071 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
6072 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(sched_smt_present);
6073 EXPORT_SYMBOL_GPL(sched_smt_present);
6074
6075 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
6076 {
6077         struct sched_domain_shared *sds;
6078
6079         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6080         if (sds)
6081                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
6082 }
6083
6084 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
6085 {
6086         struct sched_domain_shared *sds;
6087
6088         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
6089         if (sds)
6090                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
6091
6092         return def;
6093 }
6094
6095 /*
6096  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
6097  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
6098  *
6099  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
6100  * state should be fairly cheap.
6101  */
6102 void __update_idle_core(struct rq *rq)
6103 {
6104         int core = cpu_of(rq);
6105         int cpu;
6106
6107         rcu_read_lock();
6108         if (test_idle_cores(core, true))
6109                 goto unlock;
6110
6111         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6112                 if (cpu == core)
6113                         continue;
6114
6115                 if (!available_idle_cpu(cpu))
6116                         goto unlock;
6117         }
6118
6119         set_idle_cores(core, 1);
6120 unlock:
6121         rcu_read_unlock();
6122 }
6123
6124 /*
6125  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
6126  * there are no idle cores left in the system; tracked through
6127  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
6128  */
6129 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6130 {
6131         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6132         int core, cpu;
6133
6134         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6135                 return -1;
6136
6137         if (!test_idle_cores(target, false))
6138                 return -1;
6139
6140         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6141
6142         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
6143                 bool idle = true;
6144
6145                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
6146                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
6147                         if (!available_idle_cpu(cpu))
6148                                 idle = false;
6149                 }
6150
6151                 if (idle)
6152                         return core;
6153         }
6154
6155         /*
6156          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
6157          */
6158         set_idle_cores(target, 0);
6159
6160         return -1;
6161 }
6162
6163 /*
6164  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
6165  */
6166 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6167 {
6168         int cpu;
6169
6170         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
6171                 return -1;
6172
6173         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
6174                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
6175                         continue;
6176                 if (available_idle_cpu(cpu))
6177                         return cpu;
6178         }
6179
6180         return -1;
6181 }
6182
6183 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
6184
6185 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6186 {
6187         return -1;
6188 }
6189
6190 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6191 {
6192         return -1;
6193 }
6194
6195 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
6196
6197 /*
6198  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
6199  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
6200  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
6201  */
6202 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
6203 {
6204         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
6205         struct sched_domain *this_sd;
6206         u64 avg_cost, avg_idle;
6207         u64 time, cost;
6208         s64 delta;
6209         int cpu, nr = INT_MAX;
6210
6211         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
6212         if (!this_sd)
6213                 return -1;
6214
6215         /*
6216          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
6217          * particularly is sensitive here.
6218          */
6219         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
6220         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
6221
6222         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
6223                 return -1;
6224
6225         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
6226                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
6227                 if (span_avg > 4*avg_cost)
6228                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
6229                 else
6230                         nr = 4;
6231         }
6232
6233         time = local_clock();
6234
6235         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
6236
6237         for_each_cpu_wrap(cpu, cpus, target) {
6238                 if (!--nr)
6239                         return -1;
6240                 if (available_idle_cpu(cpu))
6241                         break;
6242         }
6243
6244         time = local_clock() - time;
6245         cost = this_sd->avg_scan_cost;
6246         delta = (s64)(time - cost) / 8;
6247         this_sd->avg_scan_cost += delta;
6248
6249         return cpu;
6250 }
6251
6252 /*
6253  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
6254  */
6255 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
6256 {
6257         struct sched_domain *sd;
6258         int i, recent_used_cpu;
6259
6260         if (available_idle_cpu(target))
6261                 return target;
6262
6263         /*
6264          * If the previous CPU is cache affine and idle, don't be stupid:
6265          */
6266         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && available_idle_cpu(prev))
6267                 return prev;
6268
6269         /* Check a recently used CPU as a potential idle candidate: */
6270         recent_used_cpu = p->recent_used_cpu;
6271         if (recent_used_cpu != prev &&
6272             recent_used_cpu != target &&
6273             cpus_share_cache(recent_used_cpu, target) &&
6274             available_idle_cpu(recent_used_cpu) &&
6275             cpumask_test_cpu(p->recent_used_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6276                 /*
6277                  * Replace recent_used_cpu with prev as it is a potential
6278                  * candidate for the next wake:
6279                  */
6280                 p->recent_used_cpu = prev;
6281                 return recent_used_cpu;
6282         }
6283
6284         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
6285         if (!sd)
6286                 return target;
6287
6288         i = select_idle_core(p, sd, target);
6289         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6290                 return i;
6291
6292         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
6293         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6294                 return i;
6295
6296         i = select_idle_smt(p, sd, target);
6297         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
6298                 return i;
6299
6300         return target;
6301 }
6302
6303 /**
6304  * Amount of capacity of a CPU that is (estimated to be) used by CFS tasks
6305  * @cpu: the CPU to get the utilization of
6306  *
6307  * The unit of the return value must be the one of capacity so we can compare
6308  * the utilization with the capacity of the CPU that is available for CFS task
6309  * (ie cpu_capacity).
6310  *
6311  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
6312  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
6313  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
6314  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
6315  * (arch_scale_freq_capacity()).
6316  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
6317  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
6318  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
6319  *
6320  * The estimated utilization of a CPU is defined to be the maximum between its
6321  * cfs_rq.avg.util_avg and the sum of the estimated utilization of the tasks
6322  * currently RUNNABLE on that CPU.
6323  * This allows to properly represent the expected utilization of a CPU which
6324  * has just got a big task running since a long sleep period. At the same time
6325  * however it preserves the benefits of the "blocked utilization" in
6326  * describing the potential for other tasks waking up on the same CPU.
6327  *
6328  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
6329  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
6330  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
6331  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
6332  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
6333  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
6334  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
6335  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
6336  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
6337  * migrations (scheduler-driven DVFS).
6338  *
6339  * Return: the (estimated) utilization for the specified CPU
6340  */
6341 static inline unsigned long cpu_util(int cpu)
6342 {
6343         struct cfs_rq *cfs_rq;
6344         unsigned int util;
6345
6346         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6347         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6348
6349         if (sched_feat(UTIL_EST))
6350                 util = max(util, READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued));
6351
6352         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6353 }
6354
6355 /*
6356  * cpu_util_without: compute cpu utilization without any contributions from *p
6357  * @cpu: the CPU which utilization is requested
6358  * @p: the task which utilization should be discounted
6359  *
6360  * The utilization of a CPU is defined by the utilization of tasks currently
6361  * enqueued on that CPU as well as tasks which are currently sleeping after an
6362  * execution on that CPU.
6363  *
6364  * This method returns the utilization of the specified CPU by discounting the
6365  * utilization of the specified task, whenever the task is currently
6366  * contributing to the CPU utilization.
6367  */
6368 static unsigned long cpu_util_without(int cpu, struct task_struct *p)
6369 {
6370         struct cfs_rq *cfs_rq;
6371         unsigned int util;
6372
6373         /* Task has no contribution or is new */
6374         if (cpu != task_cpu(p) || !READ_ONCE(p->se.avg.last_update_time))
6375                 return cpu_util(cpu);
6376
6377         cfs_rq = &cpu_rq(cpu)->cfs;
6378         util = READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_avg);
6379
6380         /* Discount task's util from CPU's util */
6381         util -= min_t(unsigned int, util, task_util(p));
6382
6383         /*
6384          * Covered cases:
6385          *
6386          * a) if *p is the only task sleeping on this CPU, then:
6387          *      cpu_util (== task_util) > util_est (== 0)
6388          *    and thus we return:
6389          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) = 0
6390          *
6391          * b) if other tasks are SLEEPING on this CPU, which is now exiting
6392          *    IDLE, then:
6393          *      cpu_util >= task_util
6394          *      cpu_util > util_est (== 0)
6395          *    and thus we discount *p's blocked utilization to return:
6396          *      cpu_util_without = (cpu_util - task_util) >= 0
6397          *
6398          * c) if other tasks are RUNNABLE on that CPU and
6399          *      util_est > cpu_util
6400          *    then we use util_est since it returns a more restrictive
6401          *    estimation of the spare capacity on that CPU, by just
6402          *    considering the expected utilization of tasks already
6403          *    runnable on that CPU.
6404          *
6405          * Cases a) and b) are covered by the above code, while case c) is
6406          * covered by the following code when estimated utilization is
6407          * enabled.
6408          */
6409         if (sched_feat(UTIL_EST)) {
6410                 unsigned int estimated =
6411                         READ_ONCE(cfs_rq->avg.util_est.enqueued);
6412
6413                 /*
6414                  * Despite the following checks we still have a small window
6415                  * for a possible race, when an execl's select_task_rq_fair()
6416                  * races with LB's detach_task():
6417                  *
6418                  *   detach_task()
6419                  *     p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6420                  *     ---------------------------------- A
6421                  *     deactivate_task()                   \
6422                  *       dequeue_task()                     + RaceTime
6423                  *         util_est_dequeue()              /
6424                  *     ---------------------------------- B
6425                  *
6426                  * The additional check on "current == p" it's required to
6427                  * properly fix the execl regression and it helps in further
6428                  * reducing the chances for the above race.
6429                  */
6430                 if (unlikely(task_on_rq_queued(p) || current == p)) {
6431                         estimated -= min_t(unsigned int, estimated,
6432                                            (_task_util_est(p) | UTIL_AVG_UNCHANGED));
6433                 }
6434                 util = max(util, estimated);
6435         }
6436
6437         /*
6438          * Utilization (estimated) can exceed the CPU capacity, thus let's
6439          * clamp to the maximum CPU capacity to ensure consistency with
6440          * the cpu_util call.
6441          */
6442         return min_t(unsigned long, util, capacity_orig_of(cpu));
6443 }
6444
6445 /*
6446  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6447  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6448  *
6449  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6450  * BALANCE_WAKE sort things out.
6451  */
6452 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6453 {
6454         long min_cap, max_cap;
6455
6456         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6457         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6458
6459         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6460         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6461                 return 0;
6462
6463         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6464         sync_entity_load_avg(&p->se);
6465
6466         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6467 }
6468
6469 /*
6470  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6471  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6472  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6473  *
6474  * Balances load by selecting the idlest CPU in the idlest group, or under
6475  * certain conditions an idle sibling CPU if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6476  *
6477  * Returns the target CPU number.
6478  *
6479  * preempt must be disabled.
6480  */
6481 static int
6482 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6483 {
6484         struct sched_domain *tmp, *sd = NULL;
6485         int cpu = smp_processor_id();
6486         int new_cpu = prev_cpu;
6487         int want_affine = 0;
6488         int sync = (wake_flags & WF_SYNC) && !(current->flags & PF_EXITING);
6489
6490         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6491                 record_wakee(p);
6492                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6493                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6494         }
6495
6496         rcu_read_lock();
6497         for_each_domain(cpu, tmp) {
6498                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6499                         break;
6500
6501                 /*
6502                  * If both 'cpu' and 'prev_cpu' are part of this domain,
6503                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6504                  */
6505                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6506                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6507                         if (cpu != prev_cpu)
6508                                 new_cpu = wake_affine(tmp, p, cpu, prev_cpu, sync);
6509
6510                         sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6511                         break;
6512                 }
6513
6514                 if (tmp->flags & sd_flag)
6515                         sd = tmp;
6516                 else if (!want_affine)
6517                         break;
6518         }
6519
6520         if (unlikely(sd)) {
6521                 /* Slow path */
6522                 new_cpu = find_idlest_cpu(sd, p, cpu, prev_cpu, sd_flag);
6523         } else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) { /* XXX always ? */
6524                 /* Fast path */
6525
6526                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6527
6528                 if (want_affine)
6529                         current->recent_used_cpu = cpu;
6530         }
6531         rcu_read_unlock();
6532
6533         return new_cpu;
6534 }
6535
6536 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
6537
6538 /*
6539  * Called immediately before a task is migrated to a new CPU; task_cpu(p) and
6540  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6541  * previous CPU. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6542  */
6543 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int new_cpu)
6544 {
6545         /*
6546          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6547          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6548          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6549          * the task on the new runqueue.
6550          */
6551         if (p->state == TASK_WAKING) {
6552                 struct sched_entity *se = &p->se;
6553                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6554                 u64 min_vruntime;
6555
6556 #ifndef CONFIG_64BIT
6557                 u64 min_vruntime_copy;
6558
6559                 do {
6560                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6561                         smp_rmb();
6562                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6563                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6564 #else
6565                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6566 #endif
6567
6568                 se->vruntime -= min_vruntime;
6569         }
6570
6571         if (p->on_rq == TASK_ON_RQ_MIGRATING) {
6572                 /*
6573                  * In case of TASK_ON_RQ_MIGRATING we in fact hold the 'old'
6574                  * rq->lock and can modify state directly.
6575                  */
6576                 lockdep_assert_held(&task_rq(p)->lock);
6577                 detach_entity_cfs_rq(&p->se);
6578
6579         } else {
6580                 /*
6581                  * We are supposed to update the task to "current" time, then
6582                  * its up to date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we
6583                  * have difficulty in getting what current time is, so simply
6584                  * throw away the out-of-date time. This will result in the
6585                  * wakee task is less decayed, but giving the wakee more load
6586                  * sounds not bad.
6587                  */
6588                 remove_entity_load_avg(&p->se);
6589         }
6590
6591         /* Tell new CPU we are migrated */
6592         p->se.avg.last_update_time = 0;
6593
6594         update_scan_period(p, new_cpu);
6595 }
6596
6597 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6598 {
6599         remove_entity_load_avg(&p->se);
6600 }
6601 #endif /* CONFIG_SMP */
6602
6603 static unsigned long wakeup_gran(struct sched_entity *se)
6604 {
6605         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6606
6607         /*
6608          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6609          * to virtual-time in his units.
6610          *
6611          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6612          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6613          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6614          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6615          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6616          *
6617          * This is especially important for buddies when the leftmost
6618          * task is higher priority than the buddy.
6619          */
6620         return calc_delta_fair(gran, se);
6621 }
6622
6623 /*
6624  * Should 'se' preempt 'curr'.
6625  *
6626  *             |s1
6627  *        |s2
6628  *   |s3
6629  *         g
6630  *      |<--->|c
6631  *
6632  *  w(c, s1) = -1
6633  *  w(c, s2) =  0
6634  *  w(c, s3) =  1
6635  *
6636  */
6637 static int
6638 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6639 {
6640         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6641
6642         if (vdiff <= 0)
6643                 return -1;
6644
6645         gran = wakeup_gran(se);
6646         if (vdiff > gran)
6647                 return 1;
6648
6649         return 0;
6650 }
6651
6652 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6653 {
6654         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6655                 return;
6656
6657         for_each_sched_entity(se) {
6658                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6659                         return;
6660                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6661         }
6662 }
6663
6664 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6665 {
6666         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6667                 return;
6668
6669         for_each_sched_entity(se) {
6670                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6671                         return;
6672                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6673         }
6674 }
6675
6676 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6677 {
6678         for_each_sched_entity(se)
6679                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6680 }
6681
6682 /*
6683  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6684  */
6685 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6686 {
6687         struct task_struct *curr = rq->curr;
6688         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6689         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6690         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6691         int next_buddy_marked = 0;
6692
6693         if (unlikely(se == pse))
6694                 return;
6695
6696         /*
6697          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6698          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6699          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6700          * next-buddy nomination below.
6701          */
6702         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6703                 return;
6704
6705         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6706                 set_next_buddy(pse);
6707                 next_buddy_marked = 1;
6708         }
6709
6710         /*
6711          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6712          * wake up path.
6713          *
6714          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6715          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6716          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6717          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6718          * below.
6719          */
6720         if (test_tsk_need_resched(curr))
6721                 return;
6722
6723         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6724         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6725             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6726                 goto preempt;
6727
6728         /*
6729          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6730          * is driven by the tick):
6731          */
6732         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6733                 return;
6734
6735         find_matching_se(&se, &pse);
6736         update_curr(cfs_rq_of(se));
6737         BUG_ON(!pse);
6738         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6739                 /*
6740                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6741                  * triggering this preemption.
6742                  */
6743                 if (!next_buddy_marked)
6744                         set_next_buddy(pse);
6745                 goto preempt;
6746         }
6747
6748         return;
6749
6750 preempt:
6751         resched_curr(rq);
6752         /*
6753          * Only set the backward buddy when the current task is still
6754          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6755          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6756          * point, either of which can * drop the rq lock.
6757          *
6758          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6759          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6760          */
6761         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6762                 return;
6763
6764         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6765                 set_last_buddy(se);
6766 }
6767
6768 static struct task_struct *
6769 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6770 {
6771         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6772         struct sched_entity *se;
6773         struct task_struct *p;
6774         int new_tasks;
6775
6776 again:
6777         if (!cfs_rq->nr_running)
6778                 goto idle;
6779
6780 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6781         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6782                 goto simple;
6783
6784         /*
6785          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6786          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6787          *
6788          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6789          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6790          */
6791
6792         do {
6793                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6794
6795                 /*
6796                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6797                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6798                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6799                  * forget we've ever seen it.
6800                  */
6801                 if (curr) {
6802                         if (curr->on_rq)
6803                                 update_curr(cfs_rq);
6804                         else
6805                                 curr = NULL;
6806
6807                         /*
6808                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6809                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6810                          * Therefore the nr_running test will indeed
6811                          * be correct.
6812                          */
6813                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6814                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6815
6816                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6817                                         goto idle;
6818
6819                                 goto simple;
6820                         }
6821                 }
6822
6823                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6824                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6825         } while (cfs_rq);
6826
6827         p = task_of(se);
6828
6829         /*
6830          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6831          * is a different task than we started out with, try and touch the
6832          * least amount of cfs_rqs.
6833          */
6834         if (prev != p) {
6835                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6836
6837                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6838                         int se_depth = se->depth;
6839                         int pse_depth = pse->depth;
6840
6841                         if (se_depth <= pse_depth) {
6842                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6843                                 pse = parent_entity(pse);
6844                         }
6845                         if (se_depth >= pse_depth) {
6846                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6847                                 se = parent_entity(se);
6848                         }
6849                 }
6850
6851                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6852                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6853         }
6854
6855         goto done;
6856 simple:
6857 #endif
6858
6859         put_prev_task(rq, prev);
6860
6861         do {
6862                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6863                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6864                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6865         } while (cfs_rq);
6866
6867         p = task_of(se);
6868
6869 done: __maybe_unused;
6870 #ifdef CONFIG_SMP
6871         /*
6872          * Move the next running task to the front of
6873          * the list, so our cfs_tasks list becomes MRU
6874          * one.
6875          */
6876         list_move(&p->se.group_node, &rq->cfs_tasks);
6877 #endif
6878
6879         if (hrtick_enabled(rq))
6880                 hrtick_start_fair(rq, p);
6881
6882         return p;
6883
6884 idle:
6885         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6886
6887         /*
6888          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6889          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6890          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6891          */
6892         if (new_tasks < 0)
6893                 return RETRY_TASK;
6894
6895         if (new_tasks > 0)
6896                 goto again;
6897
6898         return NULL;
6899 }
6900
6901 /*
6902  * Account for a descheduled task:
6903  */
6904 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6905 {
6906         struct sched_entity *se = &prev->se;
6907         struct cfs_rq *cfs_rq;
6908
6909         for_each_sched_entity(se) {
6910                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6911                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6912         }
6913 }
6914
6915 /*
6916  * sched_yield() is very simple
6917  *
6918  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6919  */
6920 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6921 {
6922         struct task_struct *curr = rq->curr;
6923         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6924         struct sched_entity *se = &curr->se;
6925
6926         /*
6927          * Are we the only task in the tree?
6928          */
6929         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6930                 return;
6931
6932         clear_buddies(cfs_rq, se);
6933
6934         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6935                 update_rq_clock(rq);
6936                 /*
6937                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6938                  */
6939                 update_curr(cfs_rq);
6940                 /*
6941                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6942                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6943                  * and double the fastpath cost.
6944                  */
6945                 rq_clock_skip_update(rq);
6946         }
6947
6948         set_skip_buddy(se);
6949 }
6950
6951 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6952 {
6953         struct sched_entity *se = &p->se;
6954
6955         /* throttled hierarchies are not runnable */
6956         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6957                 return false;
6958
6959         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6960         set_next_buddy(se);
6961
6962         yield_task_fair(rq);
6963
6964         return true;
6965 }
6966
6967 #ifdef CONFIG_SMP
6968 /**************************************************
6969  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6970  *
6971  * BASICS
6972  *
6973  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6974  * per-CPU scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6975  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6976  *
6977  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6978  *
6979  * Where W_i,n is the n-th weight average for CPU i. The instantaneous weight
6980  * W_i,0 is defined as:
6981  *
6982  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6983  *
6984  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on CPU i. This weight
6985  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6986  *
6987  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6988  * weight:
6989  *
6990  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6991  *
6992  * C_i is the compute capacity of CPU i, typically it is the
6993  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6994  * can also include other factors [XXX].
6995  *
6996  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6997  * directly from (1):
6998  *
6999  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
7000  *
7001  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
7002  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
7003  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
7004  *
7005  * [XXX expand on:
7006  *     - infeasible weights;
7007  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
7008  *
7009  *
7010  * SCHED DOMAINS
7011  *
7012  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
7013  * for all i,j solution, we create a tree of CPUs that follows the hardware
7014  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
7015  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of CPUs going up the
7016  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
7017  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of CPUs in
7018  * the groups.
7019  *
7020  * This yields:
7021  *
7022  *     log_2 n     1     n
7023  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
7024  *     i = 0      2^i   2^i
7025  *                               `- size of each group
7026  *         |         |     `- number of CPUs doing load-balance
7027  *         |         `- freq
7028  *         `- sum over all levels
7029  *
7030  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
7031  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
7032  *
7033  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
7034  * to every other CPU in at most O(log n) steps:
7035  *
7036  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
7037  *
7038  *             log_2 n
7039  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
7040  *             k = 0
7041  *
7042  * And you'll find that:
7043  *
7044  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
7045  *
7046  * Showing there's indeed a path between every CPU in at most O(log n) steps.
7047  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
7048  * of:
7049  *
7050  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
7051  *
7052  *
7053  * WORK CONSERVING
7054  *
7055  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
7056  * balancing is more aggressive and has the newly idle CPU iterate up the domain
7057  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
7058  *
7059  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
7060  * time.
7061  *
7062  * [XXX more?]
7063  *
7064  *
7065  * CGROUPS
7066  *
7067  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
7068  *
7069  *                                s_k,i
7070  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
7071  *                                 S_k
7072  *
7073  * Where
7074  *
7075  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
7076  *
7077  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on CPU i.
7078  *
7079  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
7080  * property.
7081  *
7082  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
7083  *      rewrite all of this once again.]
7084  */
7085
7086 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
7087
7088 enum fbq_type { regular, remote, all };
7089
7090 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
7091 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
7092 #define LBF_DST_PINNED  0x04
7093 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
7094 #define LBF_NOHZ_STATS  0x10
7095 #define LBF_NOHZ_AGAIN  0x20
7096
7097 struct lb_env {
7098         struct sched_domain     *sd;
7099
7100         struct rq               *src_rq;
7101         int                     src_cpu;
7102
7103         int                     dst_cpu;
7104         struct rq               *dst_rq;
7105
7106         struct cpumask          *dst_grpmask;
7107         int                     new_dst_cpu;
7108         enum cpu_idle_type      idle;
7109         long                    imbalance;
7110         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
7111         struct cpumask          *cpus;
7112
7113         unsigned int            flags;
7114
7115         unsigned int            loop;
7116         unsigned int            loop_break;
7117         unsigned int            loop_max;
7118
7119         enum fbq_type           fbq_type;
7120         struct list_head        tasks;
7121 };
7122
7123 /*
7124  * Is this task likely cache-hot:
7125  */
7126 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7127 {
7128         s64 delta;
7129
7130         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7131
7132         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
7133                 return 0;
7134
7135         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
7136                 return 0;
7137
7138         /*
7139          * Buddy candidates are cache hot:
7140          */
7141         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
7142                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
7143                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
7144                 return 1;
7145
7146         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
7147                 return 1;
7148         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
7149                 return 0;
7150
7151         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
7152
7153         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
7154 }
7155
7156 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7157 /*
7158  * Returns 1, if task migration degrades locality
7159  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
7160  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
7161  */
7162 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7163 {
7164         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
7165         unsigned long src_weight, dst_weight;
7166         int src_nid, dst_nid, dist;
7167
7168         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
7169                 return -1;
7170
7171         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
7172                 return -1;
7173
7174         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
7175         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
7176
7177         if (src_nid == dst_nid)
7178                 return -1;
7179
7180         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
7181         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
7182                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
7183                         return 1;
7184                 else
7185                         return -1;
7186         }
7187
7188         /* Encourage migration to the preferred node. */
7189         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
7190                 return 0;
7191
7192         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
7193         if (env->idle == CPU_IDLE)
7194                 return -1;
7195
7196         dist = node_distance(src_nid, dst_nid);
7197         if (numa_group) {
7198                 src_weight = group_weight(p, src_nid, dist);
7199                 dst_weight = group_weight(p, dst_nid, dist);
7200         } else {
7201                 src_weight = task_weight(p, src_nid, dist);
7202                 dst_weight = task_weight(p, dst_nid, dist);
7203         }
7204
7205         return dst_weight < src_weight;
7206 }
7207
7208 #else
7209 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
7210                                              struct lb_env *env)
7211 {
7212         return -1;
7213 }
7214 #endif
7215
7216 /*
7217  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
7218  */
7219 static
7220 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7221 {
7222         int tsk_cache_hot;
7223
7224         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7225
7226         /*
7227          * We do not migrate tasks that are:
7228          * 1) throttled_lb_pair, or
7229          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
7230          * 3) running (obviously), or
7231          * 4) are cache-hot on their current CPU.
7232          */
7233         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
7234                 return 0;
7235
7236         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
7237                 int cpu;
7238
7239                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
7240
7241                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
7242
7243                 /*
7244                  * Remember if this task can be migrated to any other CPU in
7245                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
7246                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
7247                  *
7248                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
7249                  * already computed one in current iteration.
7250                  */
7251                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
7252                         return 0;
7253
7254                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs: */
7255                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
7256                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
7257                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
7258                                 env->new_dst_cpu = cpu;
7259                                 break;
7260                         }
7261                 }
7262
7263                 return 0;
7264         }
7265
7266         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
7267         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
7268
7269         if (task_running(env->src_rq, p)) {
7270                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
7271                 return 0;
7272         }
7273
7274         /*
7275          * Aggressive migration if:
7276          * 1) destination numa is preferred
7277          * 2) task is cache cold, or
7278          * 3) too many balance attempts have failed.
7279          */
7280         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
7281         if (tsk_cache_hot == -1)
7282                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
7283
7284         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
7285             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
7286                 if (tsk_cache_hot == 1) {
7287                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
7288                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
7289                 }
7290                 return 1;
7291         }
7292
7293         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
7294         return 0;
7295 }
7296
7297 /*
7298  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
7299  */
7300 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
7301 {
7302         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7303
7304         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
7305         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
7306         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
7307 }
7308
7309 /*
7310  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
7311  * part of active balancing operations within "domain".
7312  *
7313  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
7314  */
7315 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
7316 {
7317         struct task_struct *p;
7318
7319         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7320
7321         list_for_each_entry_reverse(p,
7322                         &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
7323                 if (!can_migrate_task(p, env))
7324                         continue;
7325
7326                 detach_task(p, env);
7327
7328                 /*
7329                  * Right now, this is only the second place where
7330                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
7331                  * so we can safely collect stats here rather than
7332                  * inside detach_tasks().
7333                  */
7334                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
7335                 return p;
7336         }
7337         return NULL;
7338 }
7339
7340 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
7341
7342 /*
7343  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
7344  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
7345  *
7346  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
7347  */
7348 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
7349 {
7350         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
7351         struct task_struct *p;
7352         unsigned long load;
7353         int detached = 0;
7354
7355         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
7356
7357         if (env->imbalance <= 0)
7358                 return 0;
7359
7360         while (!list_empty(tasks)) {
7361                 /*
7362                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
7363                  * which could at worst lead to a livelock crash.
7364                  */
7365                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7366                         break;
7367
7368                 p = list_last_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7369
7370                 env->loop++;
7371                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7372                 if (env->loop > env->loop_max)
7373                         break;
7374
7375                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7376                 if (env->loop > env->loop_break) {
7377                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7378                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7379                         break;
7380                 }
7381
7382                 if (!can_migrate_task(p, env))
7383                         goto next;
7384
7385                 /*
7386                  * Depending of the number of CPUs and tasks and the
7387                  * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
7388                  * value. Make sure that env->imbalance decreases
7389                  * otherwise detach_tasks() will stop only after
7390                  * detaching up to loop_max tasks.
7391                  */
7392                 load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
7393
7394
7395                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7396                         goto next;
7397
7398                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7399                         goto next;
7400
7401                 detach_task(p, env);
7402                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7403
7404                 detached++;
7405                 env->imbalance -= load;
7406
7407 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7408                 /*
7409                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7410                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7411                  * the critical section.
7412                  */
7413                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7414                         break;
7415 #endif
7416
7417                 /*
7418                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7419                  * weighted load.
7420                  */
7421                 if (env->imbalance <= 0)
7422                         break;
7423
7424                 continue;
7425 next:
7426                 list_move(&p->se.group_node, tasks);
7427         }
7428
7429         /*
7430          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7431          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7432          * than inside detach_one_task().
7433          */
7434         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
7435
7436         return detached;
7437 }
7438
7439 /*
7440  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7441  */
7442 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7443 {
7444         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7445
7446         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7447         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
7448         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7449         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7450 }
7451
7452 /*
7453  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7454  * its new rq.
7455  */
7456 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7457 {
7458         struct rq_flags rf;
7459
7460         rq_lock(rq, &rf);
7461         update_rq_clock(rq);
7462         attach_task(rq, p);
7463         rq_unlock(rq, &rf);
7464 }
7465
7466 /*
7467  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7468  * new rq.
7469  */
7470 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7471 {
7472         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7473         struct task_struct *p;
7474         struct rq_flags rf;
7475
7476         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
7477         update_rq_clock(env->dst_rq);
7478
7479         while (!list_empty(tasks)) {
7480                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7481                 list_del_init(&p->se.group_node);
7482
7483                 attach_task(env->dst_rq, p);
7484         }
7485
7486         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7487 }
7488
7489 static inline bool cfs_rq_has_blocked(struct cfs_rq *cfs_rq)
7490 {
7491         if (cfs_rq->avg.load_avg)
7492                 return true;
7493
7494         if (cfs_rq->avg.util_avg)
7495                 return true;
7496
7497         return false;
7498 }
7499
7500 static inline bool others_have_blocked(struct rq *rq)
7501 {
7502         if (READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg))
7503                 return true;
7504
7505         if (READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg))
7506                 return true;
7507
7508 #ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_AVG_IRQ
7509         if (READ_ONCE(rq->avg_irq.util_avg))
7510                 return true;
7511 #endif
7512
7513         return false;
7514 }
7515
7516 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7517
7518 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7519 {
7520         if (cfs_rq->load.weight)
7521                 return false;
7522
7523         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7524                 return false;
7525
7526         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7527                 return false;
7528
7529         if (cfs_rq->avg.runnable_load_sum)
7530                 return false;
7531
7532         return true;
7533 }
7534
7535 static void update_blocked_averages(int cpu)
7536 {
7537         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7538         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7539         const struct sched_class *curr_class;
7540         struct rq_flags rf;
7541         bool done = true;
7542
7543         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7544         update_rq_clock(rq);
7545
7546         /*
7547          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7548          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7549          */
7550         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7551                 struct sched_entity *se;
7552
7553                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7554                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7555
7556                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7557                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7558                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7559                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
7560
7561                 /*
7562                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7563                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7564                  */
7565                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7566                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7567
7568                 /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7569                 if (cfs_rq_has_blocked(cfs_rq))
7570                         done = false;
7571         }
7572
7573         curr_class = rq->curr->sched_class;
7574         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7575         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7576         update_irq_load_avg(rq, 0);
7577         /* Don't need periodic decay once load/util_avg are null */
7578         if (others_have_blocked(rq))
7579                 done = false;
7580
7581 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7582         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7583         if (done)
7584                 rq->has_blocked_load = 0;
7585 #endif
7586         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7587 }
7588
7589 /*
7590  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7591  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7592  * group is a fraction of its parents load.
7593  */
7594 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7595 {
7596         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7597         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7598         unsigned long now = jiffies;
7599         unsigned long load;
7600
7601         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7602                 return;
7603
7604         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
7605         for_each_sched_entity(se) {
7606                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7607                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
7608                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7609                         break;
7610         }
7611
7612         if (!se) {
7613                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7614                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7615         }
7616
7617         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
7618                 load = cfs_rq->h_load;
7619                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7620                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7621                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7622                 cfs_rq->h_load = load;
7623                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7624         }
7625 }
7626
7627 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7628 {
7629         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7630
7631         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7632         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7633                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7634 }
7635 #else
7636 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7637 {
7638         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7639         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7640         const struct sched_class *curr_class;
7641         struct rq_flags rf;
7642
7643         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7644         update_rq_clock(rq);
7645         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7646
7647         curr_class = rq->curr->sched_class;
7648         update_rt_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &rt_sched_class);
7649         update_dl_rq_load_avg(rq_clock_task(rq), rq, curr_class == &dl_sched_class);
7650         update_irq_load_avg(rq, 0);
7651 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7652         rq->last_blocked_load_update_tick = jiffies;
7653         if (!cfs_rq_has_blocked(cfs_rq) && !others_have_blocked(rq))
7654                 rq->has_blocked_load = 0;
7655 #endif
7656         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7657 }
7658
7659 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7660 {
7661         return p->se.avg.load_avg;
7662 }
7663 #endif
7664
7665 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7666
7667 enum group_type {
7668         group_other = 0,
7669         group_imbalanced,
7670         group_overloaded,
7671 };
7672
7673 /*
7674  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7675  */
7676 struct sg_lb_stats {
7677         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7678         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7679         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7680         unsigned long load_per_task;
7681         unsigned long group_capacity;
7682         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7683         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7684         unsigned int idle_cpus;
7685         unsigned int group_weight;
7686         enum group_type group_type;
7687         int group_no_capacity;
7688 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7689         unsigned int nr_numa_running;
7690         unsigned int nr_preferred_running;
7691 #endif
7692 };
7693
7694 /*
7695  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7696  *               during load balancing.
7697  */
7698 struct sd_lb_stats {
7699         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7700         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7701         unsigned long total_running;
7702         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7703         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7704         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7705
7706         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7707         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7708 };
7709
7710 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7711 {
7712         /*
7713          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7714          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7715          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7716          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7717          */
7718         *sds = (struct sd_lb_stats){
7719                 .busiest = NULL,
7720                 .local = NULL,
7721                 .total_running = 0UL,
7722                 .total_load = 0UL,
7723                 .total_capacity = 0UL,
7724                 .busiest_stat = {
7725                         .avg_load = 0UL,
7726                         .sum_nr_running = 0,
7727                         .group_type = group_other,
7728                 },
7729         };
7730 }
7731
7732 /**
7733  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7734  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7735  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7736  *
7737  * Return: The load index.
7738  */
7739 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7740                                         enum cpu_idle_type idle)
7741 {
7742         int load_idx;
7743
7744         switch (idle) {
7745         case CPU_NOT_IDLE:
7746                 load_idx = sd->busy_idx;
7747                 break;
7748
7749         case CPU_NEWLY_IDLE:
7750                 load_idx = sd->newidle_idx;
7751                 break;
7752         default:
7753                 load_idx = sd->idle_idx;
7754                 break;
7755         }
7756
7757         return load_idx;
7758 }
7759
7760 static unsigned long scale_rt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7761 {
7762         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7763         unsigned long max = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7764         unsigned long used, free;
7765         unsigned long irq;
7766
7767         irq = cpu_util_irq(rq);
7768
7769         if (unlikely(irq >= max))
7770                 return 1;
7771
7772         used = READ_ONCE(rq->avg_rt.util_avg);
7773         used += READ_ONCE(rq->avg_dl.util_avg);
7774
7775         if (unlikely(used >= max))
7776                 return 1;
7777
7778         free = max - used;
7779
7780         return scale_irq_capacity(free, irq, max);
7781 }
7782
7783 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7784 {
7785         unsigned long capacity = scale_rt_capacity(sd, cpu);
7786         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7787
7788         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7789
7790         if (!capacity)
7791                 capacity = 1;
7792
7793         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7794         sdg->sgc->capacity = capacity;
7795         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7796 }
7797
7798 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7799 {
7800         struct sched_domain *child = sd->child;
7801         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7802         unsigned long capacity, min_capacity;
7803         unsigned long interval;
7804
7805         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7806         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7807         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7808
7809         if (!child) {
7810                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7811                 return;
7812         }
7813
7814         capacity = 0;
7815         min_capacity = ULONG_MAX;
7816
7817         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7818                 /*
7819                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7820                  * span the current group.
7821                  */
7822
7823                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7824                         struct sched_group_capacity *sgc;
7825                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7826
7827                         /*
7828                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7829                          * gets here before we've attached the domains to the
7830                          * runqueues.
7831                          *
7832                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7833                          * in update_cpu_capacity().
7834                          *
7835                          * This avoids capacity from being 0 and
7836                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7837                          */
7838                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7839                                 capacity += capacity_of(cpu);
7840                         } else {
7841                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7842                                 capacity += sgc->capacity;
7843                         }
7844
7845                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7846                 }
7847         } else  {
7848                 /*
7849                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7850                  * span the current group.
7851                  */
7852
7853                 group = child->groups;
7854                 do {
7855                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7856
7857                         capacity += sgc->capacity;
7858                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7859                         group = group->next;
7860                 } while (group != child->groups);
7861         }
7862
7863         sdg->sgc->capacity = capacity;
7864         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7865 }
7866
7867 /*
7868  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7869  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7870  * Return true is the capacity is reduced
7871  */
7872 static inline int
7873 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7874 {
7875         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7876                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7877 }
7878
7879 /*
7880  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7881  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7882  *
7883  * Imagine a situation of two groups of 4 CPUs each and 4 tasks each with a
7884  * cpumask covering 1 CPU of the first group and 3 CPUs of the second group.
7885  * Something like:
7886  *
7887  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7888  *              *     * * *
7889  *
7890  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7891  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7892  * cpu 3 and leave one of the CPUs in the second group unused.
7893  *
7894  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7895  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7896  * moving tasks due to affinity constraints.
7897  *
7898  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7899  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7900  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7901  * to create an effective group imbalance.
7902  *
7903  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7904  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7905  * subtle and fragile situation.
7906  */
7907
7908 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7909 {
7910         return group->sgc->imbalance;
7911 }
7912
7913 /*
7914  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7915  * be used by some tasks.
7916  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7917  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7918  * available capacity for CFS tasks.
7919  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7920  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7921  * capacity in meaningful for the load balancer.
7922  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7923  * any benefit for the load balance.
7924  */
7925 static inline bool
7926 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7927 {
7928         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7929                 return true;
7930
7931         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7932                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7933                 return true;
7934
7935         return false;
7936 }
7937
7938 /*
7939  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7940  *  handle.
7941  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7942  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7943  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7944  *  false.
7945  */
7946 static inline bool
7947 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7948 {
7949         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7950                 return false;
7951
7952         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7953                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7954                 return true;
7955
7956         return false;
7957 }
7958
7959 /*
7960  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7961  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7962  */
7963 static inline bool
7964 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7965 {
7966         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7967                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7968 }
7969
7970 static inline enum
7971 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7972                           struct sg_lb_stats *sgs)
7973 {
7974         if (sgs->group_no_capacity)
7975                 return group_overloaded;
7976
7977         if (sg_imbalanced(group))
7978                 return group_imbalanced;
7979
7980         return group_other;
7981 }
7982
7983 static bool update_nohz_stats(struct rq *rq, bool force)
7984 {
7985 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7986         unsigned int cpu = rq->cpu;
7987
7988         if (!rq->has_blocked_load)
7989                 return false;
7990
7991         if (!cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))
7992                 return false;
7993
7994         if (!force && !time_after(jiffies, rq->last_blocked_load_update_tick))
7995                 return true;
7996
7997         update_blocked_averages(cpu);
7998
7999         return rq->has_blocked_load;
8000 #else
8001         return false;
8002 #endif
8003 }
8004
8005 /**
8006  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
8007  * @env: The load balancing environment.
8008  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
8009  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
8010  * @local_group: Does group contain this_cpu.
8011  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
8012  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
8013  */
8014 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
8015                         struct sched_group *group, int load_idx,
8016                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
8017                         bool *overload)
8018 {
8019         unsigned long load;
8020         int i, nr_running;
8021
8022         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
8023
8024         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8025                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8026
8027                 if ((env->flags & LBF_NOHZ_STATS) && update_nohz_stats(rq, false))
8028                         env->flags |= LBF_NOHZ_AGAIN;
8029
8030                 /* Bias balancing toward CPUs of our domain: */
8031                 if (local_group)
8032                         load = target_load(i, load_idx);
8033                 else
8034                         load = source_load(i, load_idx);
8035
8036                 sgs->group_load += load;
8037                 sgs->group_util += cpu_util(i);
8038                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
8039
8040                 nr_running = rq->nr_running;
8041                 if (nr_running > 1)
8042                         *overload = true;
8043
8044 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8045                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
8046                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
8047 #endif
8048                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
8049                 /*
8050                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
8051                  */
8052                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
8053                         sgs->idle_cpus++;
8054         }
8055
8056         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
8057         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
8058         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
8059
8060         if (sgs->sum_nr_running)
8061                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
8062
8063         sgs->group_weight = group->group_weight;
8064
8065         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
8066         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
8067 }
8068
8069 /**
8070  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
8071  * @env: The load balancing environment.
8072  * @sds: sched_domain statistics
8073  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
8074  * @sgs: sched_group statistics
8075  *
8076  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
8077  * busiest group.
8078  *
8079  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
8080  * busiest group. %false otherwise.
8081  */
8082 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
8083                                    struct sd_lb_stats *sds,
8084                                    struct sched_group *sg,
8085                                    struct sg_lb_stats *sgs)
8086 {
8087         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
8088
8089         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
8090                 return true;
8091
8092         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
8093                 return false;
8094
8095         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
8096                 return false;
8097
8098         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
8099                 goto asym_packing;
8100
8101         /*
8102          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
8103          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
8104          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
8105          * power/energy consequences are not considered.
8106          */
8107         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
8108             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
8109                 return false;
8110
8111 asym_packing:
8112         /* This is the busiest node in its class. */
8113         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8114                 return true;
8115
8116         /* No ASYM_PACKING if target CPU is already busy */
8117         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8118                 return true;
8119         /*
8120          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
8121          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
8122          * of lower priority than ourself as busy.
8123          */
8124         if (sgs->sum_nr_running &&
8125             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
8126                 if (!sds->busiest)
8127                         return true;
8128
8129                 /* Prefer to move from lowest priority CPU's work */
8130                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
8131                                       sg->asym_prefer_cpu))
8132                         return true;
8133         }
8134
8135         return false;
8136 }
8137
8138 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8139 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8140 {
8141         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
8142                 return regular;
8143         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
8144                 return remote;
8145         return all;
8146 }
8147
8148 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8149 {
8150         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
8151                 return regular;
8152         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
8153                 return remote;
8154         return all;
8155 }
8156 #else
8157 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
8158 {
8159         return all;
8160 }
8161
8162 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
8163 {
8164         return regular;
8165 }
8166 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8167
8168 /**
8169  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
8170  * @env: The load balancing environment.
8171  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
8172  */
8173 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8174 {
8175         struct sched_domain *child = env->sd->child;
8176         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8177         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
8178         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
8179         int load_idx, prefer_sibling = 0;
8180         bool overload = false;
8181
8182         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
8183                 prefer_sibling = 1;
8184
8185 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8186         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && READ_ONCE(nohz.has_blocked))
8187                 env->flags |= LBF_NOHZ_STATS;
8188 #endif
8189
8190         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
8191
8192         do {
8193                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
8194                 int local_group;
8195
8196                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
8197                 if (local_group) {
8198                         sds->local = sg;
8199                         sgs = local;
8200
8201                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
8202                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
8203                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
8204                 }
8205
8206                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
8207                                                 &overload);
8208
8209                 if (local_group)
8210                         goto next_group;
8211
8212                 /*
8213                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
8214                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
8215                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
8216                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
8217                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
8218                  * you always pull from the heaviest group when it is already
8219                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
8220                  * the tasks on the system).
8221                  */
8222                 if (prefer_sibling && sds->local &&
8223                     group_has_capacity(env, local) &&
8224                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
8225                         sgs->group_no_capacity = 1;
8226                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
8227                 }
8228
8229                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
8230                         sds->busiest = sg;
8231                         sds->busiest_stat = *sgs;
8232                 }
8233
8234 next_group:
8235                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
8236                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
8237                 sds->total_load += sgs->group_load;
8238                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
8239
8240                 sg = sg->next;
8241         } while (sg != env->sd->groups);
8242
8243 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8244         if ((env->flags & LBF_NOHZ_AGAIN) &&
8245             cpumask_subset(nohz.idle_cpus_mask, sched_domain_span(env->sd))) {
8246
8247                 WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
8248                            jiffies + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
8249         }
8250 #endif
8251
8252         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
8253                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
8254
8255         if (!env->sd->parent) {
8256                 /* update overload indicator if we are at root domain */
8257                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
8258                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
8259         }
8260 }
8261
8262 /**
8263  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
8264  *                      sched domain.
8265  *
8266  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
8267  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
8268  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
8269  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
8270  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
8271  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
8272  *
8273  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
8274  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
8275  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
8276  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
8277  * number.
8278  *
8279  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
8280  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in env->imbalance.
8281  *
8282  * @env: The load balancing environment.
8283  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
8284  */
8285 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8286 {
8287         int busiest_cpu;
8288
8289         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
8290                 return 0;
8291
8292         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
8293                 return 0;
8294
8295         if (!sds->busiest)
8296                 return 0;
8297
8298         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
8299         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
8300                 return 0;
8301
8302         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
8303                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
8304                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
8305
8306         return 1;
8307 }
8308
8309 /**
8310  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
8311  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
8312  *                      load balancing.
8313  * @env: The load balancing environment.
8314  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8315  */
8316 static inline
8317 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8318 {
8319         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
8320         unsigned int imbn = 2;
8321         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
8322         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8323
8324         local = &sds->local_stat;
8325         busiest = &sds->busiest_stat;
8326
8327         if (!local->sum_nr_running)
8328                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
8329         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
8330                 imbn = 1;
8331
8332         scaled_busy_load_per_task =
8333                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8334                 busiest->group_capacity;
8335
8336         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
8337             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
8338                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8339                 return;
8340         }
8341
8342         /*
8343          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
8344          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
8345          * moving them.
8346          */
8347
8348         capa_now += busiest->group_capacity *
8349                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
8350         capa_now += local->group_capacity *
8351                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
8352         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8353
8354         /* Amount of load we'd subtract */
8355         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
8356                 capa_move += busiest->group_capacity *
8357                             min(busiest->load_per_task,
8358                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
8359         }
8360
8361         /* Amount of load we'd add */
8362         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
8363             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
8364                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
8365                       local->group_capacity;
8366         } else {
8367                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
8368                       local->group_capacity;
8369         }
8370         capa_move += local->group_capacity *
8371                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
8372         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
8373
8374         /* Move if we gain throughput */
8375         if (capa_move > capa_now)
8376                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
8377 }
8378
8379 /**
8380  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
8381  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
8382  * @env: load balance environment
8383  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
8384  */
8385 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
8386 {
8387         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
8388         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8389
8390         local = &sds->local_stat;
8391         busiest = &sds->busiest_stat;
8392
8393         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
8394                 /*
8395                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
8396                  * to ensure CPU-load equilibrium, look at wider averages. XXX
8397                  */
8398                 busiest->load_per_task =
8399                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
8400         }
8401
8402         /*
8403          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
8404          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
8405          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
8406          * skipped when updating the busiest sg:
8407          */
8408         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
8409             local->avg_load >= sds->avg_load) {
8410                 env->imbalance = 0;
8411                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8412         }
8413
8414         /*
8415          * If there aren't any idle CPUs, avoid creating some.
8416          */
8417         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8418             local->group_type   == group_overloaded) {
8419                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
8420                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
8421                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8422                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
8423                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
8424                 } else
8425                         load_above_capacity = ~0UL;
8426         }
8427
8428         /*
8429          * We're trying to get all the CPUs to the average_load, so we don't
8430          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8431          * reduce the max loaded CPU below the average load. At the same time,
8432          * we also don't want to reduce the group load below the group
8433          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
8434          */
8435         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8436
8437         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8438         env->imbalance = min(
8439                 max_pull * busiest->group_capacity,
8440                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8441         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8442
8443         /*
8444          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8445          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8446          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8447          * moved
8448          */
8449         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8450                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8451 }
8452
8453 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8454
8455 /**
8456  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8457  * if there is an imbalance.
8458  *
8459  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8460  * to restore balance.
8461  *
8462  * @env: The load balancing environment.
8463  *
8464  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8465  */
8466 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8467 {
8468         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8469         struct sd_lb_stats sds;
8470
8471         init_sd_lb_stats(&sds);
8472
8473         /*
8474          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8475          * this level.
8476          */
8477         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8478         local = &sds.local_stat;
8479         busiest = &sds.busiest_stat;
8480
8481         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8482         if (check_asym_packing(env, &sds))
8483                 return sds.busiest;
8484
8485         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8486         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8487                 goto out_balanced;
8488
8489         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
8490         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8491                                                 / sds.total_capacity;
8492
8493         /*
8494          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8495          * work because they assume all things are equal, which typically
8496          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8497          */
8498         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8499                 goto force_balance;
8500
8501         /*
8502          * When dst_cpu is idle, prevent SMP nice and/or asymmetric group
8503          * capacities from resulting in underutilization due to avg_load.
8504          */
8505         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8506             busiest->group_no_capacity)
8507                 goto force_balance;
8508
8509         /*
8510          * If the local group is busier than the selected busiest group
8511          * don't try and pull any tasks.
8512          */
8513         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8514                 goto out_balanced;
8515
8516         /*
8517          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8518          * average load.
8519          */
8520         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8521                 goto out_balanced;
8522
8523         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8524                 /*
8525                  * This CPU is idle. If the busiest group is not overloaded
8526                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8527                  * wrt idle CPUs, it is balanced. The imbalance becomes
8528                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8529                  * might end up to just move the imbalance on another group
8530                  */
8531                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8532                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
8533                         goto out_balanced;
8534         } else {
8535                 /*
8536                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8537                  * imbalance_pct to be conservative.
8538                  */
8539                 if (100 * busiest->avg_load <=
8540                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8541                         goto out_balanced;
8542         }
8543
8544 force_balance:
8545         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8546         calculate_imbalance(env, &sds);
8547         return env->imbalance ? sds.busiest : NULL;
8548
8549 out_balanced:
8550         env->imbalance = 0;
8551         return NULL;
8552 }
8553
8554 /*
8555  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the CPUs in the group.
8556  */
8557 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8558                                      struct sched_group *group)
8559 {
8560         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8561         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8562         int i;
8563
8564         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8565                 unsigned long capacity, wl;
8566                 enum fbq_type rt;
8567
8568                 rq = cpu_rq(i);
8569                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8570
8571                 /*
8572                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8573                  *  - regular: there are !numa tasks
8574                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8575                  *  - all:     there is no distinction
8576                  *
8577                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8578                  * ignore those when there's better options.
8579                  *
8580                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8581                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8582                  * queue by moving tasks around inside the node.
8583                  *
8584                  * If we cannot move enough load due to this classification
8585                  * the next pass will adjust the group classification and
8586                  * allow migration of more tasks.
8587                  *
8588                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8589                  */
8590                 if (rt > env->fbq_type)
8591                         continue;
8592
8593                 capacity = capacity_of(i);
8594
8595                 wl = weighted_cpuload(rq);
8596
8597                 /*
8598                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8599                  * which is not scaled with the CPU capacity.
8600                  */
8601
8602                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8603                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8604                         continue;
8605
8606                 /*
8607                  * For the load comparisons with the other CPU's, consider
8608                  * the weighted_cpuload() scaled with the CPU capacity, so
8609                  * that the load can be moved away from the CPU that is
8610                  * potentially running at a lower capacity.
8611                  *
8612                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8613                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8614                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8615                  * our previous maximum.
8616                  */
8617                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8618                         busiest_load = wl;
8619                         busiest_capacity = capacity;
8620                         busiest = rq;
8621                 }
8622         }
8623
8624         return busiest;
8625 }
8626
8627 /*
8628  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8629  * so long as it is large enough.
8630  */
8631 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8632
8633 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8634 {
8635         struct sched_domain *sd = env->sd;
8636
8637         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8638
8639                 /*
8640                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8641                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8642                  * highest priority CPUs.
8643                  */
8644                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8645                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8646                         return 1;
8647         }
8648
8649         /*
8650          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8651          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8652          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8653          * available on dst_cpu.
8654          */
8655         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8656             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8657                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8658                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8659                         return 1;
8660         }
8661
8662         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8663 }
8664
8665 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8666
8667 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8668 {
8669         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8670         int cpu, balance_cpu = -1;
8671
8672         /*
8673          * Ensure the balancing environment is consistent; can happen
8674          * when the softirq triggers 'during' hotplug.
8675          */
8676         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, env->cpus))
8677                 return 0;
8678
8679         /*
8680          * In the newly idle case, we will allow all the CPUs
8681          * to do the newly idle load balance.
8682          */
8683         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8684                 return 1;
8685
8686         /* Try to find first idle CPU */
8687         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8688                 if (!idle_cpu(cpu))
8689                         continue;
8690
8691                 balance_cpu = cpu;
8692                 break;
8693         }
8694
8695         if (balance_cpu == -1)
8696                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8697
8698         /*
8699          * First idle CPU or the first CPU(busiest) in this sched group
8700          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8701          */
8702         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8703 }
8704
8705 /*
8706  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8707  * tasks if there is an imbalance.
8708  */
8709 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8710                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8711                         int *continue_balancing)
8712 {
8713         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8714         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8715         struct sched_group *group;
8716         struct rq *busiest;
8717         struct rq_flags rf;
8718         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8719
8720         struct lb_env env = {
8721                 .sd             = sd,
8722                 .dst_cpu        = this_cpu,
8723                 .dst_rq         = this_rq,
8724                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8725                 .idle           = idle,
8726                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8727                 .cpus           = cpus,
8728                 .fbq_type       = all,
8729                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8730         };
8731
8732         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8733
8734         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8735
8736 redo:
8737         if (!should_we_balance(&env)) {
8738                 *continue_balancing = 0;
8739                 goto out_balanced;
8740         }
8741
8742         group = find_busiest_group(&env);
8743         if (!group) {
8744                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8745                 goto out_balanced;
8746         }
8747
8748         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8749         if (!busiest) {
8750                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8751                 goto out_balanced;
8752         }
8753
8754         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8755
8756         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8757
8758         env.src_cpu = busiest->cpu;
8759         env.src_rq = busiest;
8760
8761         ld_moved = 0;
8762         if (busiest->nr_running > 1) {
8763                 /*
8764                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8765                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8766                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8767                  * correctly treated as an imbalance.
8768                  */
8769                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8770                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8771
8772 more_balance:
8773                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8774                 update_rq_clock(busiest);
8775
8776                 /*
8777                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8778                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8779                  */
8780                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8781
8782                 /*
8783                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8784                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8785                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8786                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8787                  * See task_rq_lock() family for the details.
8788                  */
8789
8790                 rq_unlock(busiest, &rf);
8791
8792                 if (cur_ld_moved) {
8793                         attach_tasks(&env);
8794                         ld_moved += cur_ld_moved;
8795                 }
8796
8797                 local_irq_restore(rf.flags);
8798
8799                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8800                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8801                         goto more_balance;
8802                 }
8803
8804                 /*
8805                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8806                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8807                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8808                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of CPUs in our
8809                  * sched_group.
8810                  *
8811                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8812                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8813                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8814                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8815                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8816                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8817                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8818                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8819                  * This however should not happen so much in practice and
8820                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8821                  * excess load moved.
8822                  */
8823                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8824
8825                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's CPUs */
8826                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8827
8828                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8829                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8830                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8831                         env.loop         = 0;
8832                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8833
8834                         /*
8835                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8836                          * need to continue with same src_cpu.
8837                          */
8838                         goto more_balance;
8839                 }
8840
8841                 /*
8842                  * We failed to reach balance because of affinity.
8843                  */
8844                 if (sd_parent) {
8845                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8846
8847                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8848                                 *group_imbalance = 1;
8849                 }
8850
8851                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8852                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8853                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8854                         /*
8855                          * Attempting to continue load balancing at the current
8856                          * sched_domain level only makes sense if there are
8857                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8858                          * pull load from which are not contained within the
8859                          * destination group that is receiving any migrated
8860                          * load.
8861                          */
8862                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8863                                 env.loop = 0;
8864                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8865                                 goto redo;
8866                         }
8867                         goto out_all_pinned;
8868                 }
8869         }
8870
8871         if (!ld_moved) {
8872                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8873                 /*
8874                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8875                  * We do not want newidle balance, which can be very
8876                  * frequent, pollute the failure counter causing
8877                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8878                  */
8879                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8880                         sd->nr_balance_failed++;
8881
8882                 if (need_active_balance(&env)) {
8883                         unsigned long flags;
8884
8885                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8886
8887                         /*
8888                          * Don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8889                          * if the curr task on busiest CPU can't be
8890                          * moved to this_cpu:
8891                          */
8892                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8893                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8894                                                             flags);
8895                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8896                                 goto out_one_pinned;
8897                         }
8898
8899                         /*
8900                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8901                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8902                          * only after active load balance is finished.
8903                          */
8904                         if (!busiest->active_balance) {
8905                                 busiest->active_balance = 1;
8906                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8907                                 active_balance = 1;
8908                         }
8909                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8910
8911                         if (active_balance) {
8912                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8913                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8914                                         &busiest->active_balance_work);
8915                         }
8916
8917                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8918                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8919                 }
8920         } else
8921                 sd->nr_balance_failed = 0;
8922
8923         if (likely(!active_balance)) {
8924                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8925                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8926         } else {
8927                 /*
8928                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8929                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8930                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8931                  * detach_tasks).
8932                  */
8933                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8934                         sd->balance_interval *= 2;
8935         }
8936
8937         goto out;
8938
8939 out_balanced:
8940         /*
8941          * We reach balance although we may have faced some affinity
8942          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
8943          * a chance to move and fix the imbalance.
8944          */
8945         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8946                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8947
8948                 if (*group_imbalance)
8949                         *group_imbalance = 0;
8950         }
8951
8952 out_all_pinned:
8953         /*
8954          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8955          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8956          * can try to migrate them.
8957          */
8958         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8959
8960         sd->nr_balance_failed = 0;
8961
8962 out_one_pinned:
8963         ld_moved = 0;
8964
8965         /*
8966          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
8967          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
8968          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
8969          * to avoid that.
8970          */
8971         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8972                 goto out;
8973
8974         /* tune up the balancing interval */
8975         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8976                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8977                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8978                 sd->balance_interval *= 2;
8979 out:
8980         return ld_moved;
8981 }
8982
8983 static inline unsigned long
8984 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8985 {
8986         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8987
8988         if (cpu_busy)
8989                 interval *= sd->busy_factor;
8990
8991         /* scale ms to jiffies */
8992         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8993         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8994
8995         return interval;
8996 }
8997
8998 static inline void
8999 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
9000 {
9001         unsigned long interval, next;
9002
9003         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
9004         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
9005         next = sd->last_balance + interval;
9006
9007         if (time_after(*next_balance, next))
9008                 *next_balance = next;
9009 }
9010
9011 /*
9012  * active_load_balance_cpu_stop is run by the CPU stopper. It pushes
9013  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
9014  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
9015  * avoids physical / logical imbalances.
9016  */
9017 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
9018 {
9019         struct rq *busiest_rq = data;
9020         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
9021         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
9022         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
9023         struct sched_domain *sd;
9024         struct task_struct *p = NULL;
9025         struct rq_flags rf;
9026
9027         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
9028         /*
9029          * Between queueing the stop-work and running it is a hole in which
9030          * CPUs can become inactive. We should not move tasks from or to
9031          * inactive CPUs.
9032          */
9033         if (!cpu_active(busiest_cpu) || !cpu_active(target_cpu))
9034                 goto out_unlock;
9035
9036         /* Make sure the requested CPU hasn't gone down in the meantime: */
9037         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
9038                      !busiest_rq->active_balance))
9039                 goto out_unlock;
9040
9041         /* Is there any task to move? */
9042         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
9043                 goto out_unlock;
9044
9045         /*
9046          * This condition is "impossible", if it occurs
9047          * we need to fix it. Originally reported by
9048          * Bjorn Helgaas on a 128-CPU setup.
9049          */
9050         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
9051
9052         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
9053         rcu_read_lock();
9054         for_each_domain(target_cpu, sd) {
9055                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
9056                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
9057                                 break;
9058         }
9059
9060         if (likely(sd)) {
9061                 struct lb_env env = {
9062                         .sd             = sd,
9063                         .dst_cpu        = target_cpu,
9064                         .dst_rq         = target_rq,
9065                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
9066                         .src_rq         = busiest_rq,
9067                         .idle           = CPU_IDLE,
9068                         /*
9069                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
9070                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
9071                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
9072                          * about DST_PINNED.
9073                          */
9074                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
9075                 };
9076
9077                 schedstat_inc(sd->alb_count);
9078                 update_rq_clock(busiest_rq);
9079
9080                 p = detach_one_task(&env);
9081                 if (p) {
9082                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
9083                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
9084                         sd->nr_balance_failed = 0;
9085                 } else {
9086                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
9087                 }
9088         }
9089         rcu_read_unlock();
9090 out_unlock:
9091         busiest_rq->active_balance = 0;
9092         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
9093
9094         if (p)
9095                 attach_one_task(target_rq, p);
9096
9097         local_irq_enable();
9098
9099         return 0;
9100 }
9101
9102 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
9103
9104 /*
9105  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
9106  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
9107  */
9108 void update_max_interval(void)
9109 {
9110         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
9111 }
9112
9113 /*
9114  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
9115  * and initiates a balancing operation if so.
9116  *
9117  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
9118  */
9119 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
9120 {
9121         int continue_balancing = 1;
9122         int cpu = rq->cpu;
9123         unsigned long interval;
9124         struct sched_domain *sd;
9125         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9126         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9127         int update_next_balance = 0;
9128         int need_serialize, need_decay = 0;
9129         u64 max_cost = 0;
9130
9131         rcu_read_lock();
9132         for_each_domain(cpu, sd) {
9133                 /*
9134                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9135                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9136                  */
9137                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9138                         sd->max_newidle_lb_cost =
9139                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9140                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9141                         need_decay = 1;
9142                 }
9143                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9144
9145                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9146                         continue;
9147
9148                 /*
9149                  * Stop the load balance at this level. There is another
9150                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9151                  * actively.
9152                  */
9153                 if (!continue_balancing) {
9154                         if (need_decay)
9155                                 continue;
9156                         break;
9157                 }
9158
9159                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9160
9161                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9162                 if (need_serialize) {
9163                         if (!spin_trylock(&balancing))
9164                                 goto out;
9165                 }
9166
9167                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9168                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9169                                 /*
9170                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9171                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9172                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9173                                  */
9174                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9175                         }
9176                         sd->last_balance = jiffies;
9177                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9178                 }
9179                 if (need_serialize)
9180                         spin_unlock(&balancing);
9181 out:
9182                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9183                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9184                         update_next_balance = 1;
9185                 }
9186         }
9187         if (need_decay) {
9188                 /*
9189                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9190                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9191                  */
9192                 rq->max_idle_balance_cost =
9193                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9194         }
9195         rcu_read_unlock();
9196
9197         /*
9198          * next_balance will be updated only when there is a need.
9199          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9200          * updated.
9201          */
9202         if (likely(update_next_balance)) {
9203                 rq->next_balance = next_balance;
9204
9205 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9206                 /*
9207                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9208                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9209                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9210                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9211                  * balance for itself and we need to update the
9212                  * nohz.next_balance accordingly.
9213                  */
9214                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9215                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9216 #endif
9217         }
9218 }
9219
9220 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
9221 {
9222         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
9223 }
9224
9225 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9226 /*
9227  * idle load balancing details
9228  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
9229  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
9230  *   load balancing for all the idle CPUs.
9231  * - HK_FLAG_MISC CPUs are used for this task, because HK_FLAG_SCHED not set
9232  *   anywhere yet.
9233  */
9234
9235 static inline int find_new_ilb(void)
9236 {
9237         int ilb;
9238
9239         for_each_cpu_and(ilb, nohz.idle_cpus_mask,
9240                               housekeeping_cpumask(HK_FLAG_MISC)) {
9241                 if (idle_cpu(ilb))
9242                         return ilb;
9243         }
9244
9245         return nr_cpu_ids;
9246 }
9247
9248 /*
9249  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick any
9250  * idle CPU in the HK_FLAG_MISC housekeeping set (if there is one).
9251  */
9252 static void kick_ilb(unsigned int flags)
9253 {
9254         int ilb_cpu;
9255
9256         /*
9257          * Increase nohz.next_balance only when if full ilb is triggered but
9258          * not if we only update stats.
9259          */
9260         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9261                 nohz.next_balance = jiffies+1;
9262
9263         ilb_cpu = find_new_ilb();
9264
9265         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
9266                 return;
9267
9268         flags = atomic_fetch_or(flags, nohz_flags(ilb_cpu));
9269         if (flags & NOHZ_KICK_MASK)
9270                 return;
9271
9272         /*
9273          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
9274          * This way we generate a sched IPI on the target CPU which
9275          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
9276          * will be run before returning from the IPI.
9277          */
9278         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
9279 }
9280
9281 /*
9282  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9283  * of an idle cpu in the system.
9284  *   - This rq has more than one task.
9285  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9286  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9287  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9288  *     multiple busy cpu.
9289  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9290  *     domain span are idle.
9291  */
9292 static void nohz_balancer_kick(struct rq *rq)
9293 {
9294         unsigned long now = jiffies;
9295         struct sched_domain_shared *sds;
9296         struct sched_domain *sd;
9297         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
9298         unsigned int flags = 0;
9299
9300         if (unlikely(rq->idle_balance))
9301                 return;
9302
9303         /*
9304          * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9305          * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9306          */
9307         nohz_balance_exit_idle(rq);
9308
9309         /*
9310          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9311          * balancing.
9312          */
9313         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9314                 return;
9315
9316         if (READ_ONCE(nohz.has_blocked) &&
9317             time_after(now, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9318                 flags = NOHZ_STATS_KICK;
9319
9320         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9321                 goto out;
9322
9323         if (rq->nr_running >= 2) {
9324                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9325                 goto out;
9326         }
9327
9328         rcu_read_lock();
9329         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
9330         if (sds) {
9331                 /*
9332                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
9333                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
9334                  */
9335                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
9336                 if (nr_busy > 1) {
9337                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9338                         goto unlock;
9339                 }
9340
9341         }
9342
9343         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9344         if (sd) {
9345                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9346                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9347                         flags = NOHZ_KICK_MASK;
9348                         goto unlock;
9349                 }
9350         }
9351
9352         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9353         if (sd) {
9354                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9355                         if (i == cpu ||
9356                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9357                                 continue;
9358
9359                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9360                                 flags = NOHZ_KICK_MASK;
9361                                 goto unlock;
9362                         }
9363                 }
9364         }
9365 unlock:
9366         rcu_read_unlock();
9367 out:
9368         if (flags)
9369                 kick_ilb(flags);
9370 }
9371
9372 static void set_cpu_sd_state_busy(int cpu)
9373 {
9374         struct sched_domain *sd;
9375
9376         rcu_read_lock();
9377         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9378
9379         if (!sd || !sd->nohz_idle)
9380                 goto unlock;
9381         sd->nohz_idle = 0;
9382
9383         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9384 unlock:
9385         rcu_read_unlock();
9386 }
9387
9388 void nohz_balance_exit_idle(struct rq *rq)
9389 {
9390         SCHED_WARN_ON(rq != this_rq());
9391
9392         if (likely(!rq->nohz_tick_stopped))
9393                 return;
9394
9395         rq->nohz_tick_stopped = 0;
9396         cpumask_clear_cpu(rq->cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9397         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
9398
9399         set_cpu_sd_state_busy(rq->cpu);
9400 }
9401
9402 static void set_cpu_sd_state_idle(int cpu)
9403 {
9404         struct sched_domain *sd;
9405
9406         rcu_read_lock();
9407         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
9408
9409         if (!sd || sd->nohz_idle)
9410                 goto unlock;
9411         sd->nohz_idle = 1;
9412
9413         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
9414 unlock:
9415         rcu_read_unlock();
9416 }
9417
9418 /*
9419  * This routine will record that the CPU is going idle with tick stopped.
9420  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
9421  */
9422 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
9423 {
9424         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9425
9426         SCHED_WARN_ON(cpu != smp_processor_id());
9427
9428         /* If this CPU is going down, then nothing needs to be done: */
9429         if (!cpu_active(cpu))
9430                 return;
9431
9432         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
9433         if (!housekeeping_cpu(cpu, HK_FLAG_SCHED))
9434                 return;
9435
9436         /*
9437          * Can be set safely without rq->lock held
9438          * If a clear happens, it will have evaluated last additions because
9439          * rq->lock is held during the check and the clear
9440          */
9441         rq->has_blocked_load = 1;
9442
9443         /*
9444          * The tick is still stopped but load could have been added in the
9445          * meantime. We set the nohz.has_blocked flag to trig a check of the
9446          * *_avg. The CPU is already part of nohz.idle_cpus_mask so the clear
9447          * of nohz.has_blocked can only happen after checking the new load
9448          */
9449         if (rq->nohz_tick_stopped)
9450                 goto out;
9451
9452         /* If we're a completely isolated CPU, we don't play: */
9453         if (on_null_domain(rq))
9454                 return;
9455
9456         rq->nohz_tick_stopped = 1;
9457
9458         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
9459         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
9460
9461         /*
9462          * Ensures that if nohz_idle_balance() fails to observe our
9463          * @idle_cpus_mask store, it must observe the @has_blocked
9464          * store.
9465          */
9466         smp_mb__after_atomic();
9467
9468         set_cpu_sd_state_idle(cpu);
9469
9470 out:
9471         /*
9472          * Each time a cpu enter idle, we assume that it has blocked load and
9473          * enable the periodic update of the load of idle cpus
9474          */
9475         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9476 }
9477
9478 /*
9479  * Internal function that runs load balance for all idle cpus. The load balance
9480  * can be a simple update of blocked load or a complete load balance with
9481  * tasks movement depending of flags.
9482  * The function returns false if the loop has stopped before running
9483  * through all idle CPUs.
9484  */
9485 static bool _nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, unsigned int flags,
9486                                enum cpu_idle_type idle)
9487 {
9488         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9489         unsigned long now = jiffies;
9490         unsigned long next_balance = now + 60*HZ;
9491         bool has_blocked_load = false;
9492         int update_next_balance = 0;
9493         int this_cpu = this_rq->cpu;
9494         int balance_cpu;
9495         int ret = false;
9496         struct rq *rq;
9497
9498         SCHED_WARN_ON((flags & NOHZ_KICK_MASK) == NOHZ_BALANCE_KICK);
9499
9500         /*
9501          * We assume there will be no idle load after this update and clear
9502          * the has_blocked flag. If a cpu enters idle in the mean time, it will
9503          * set the has_blocked flag and trig another update of idle load.
9504          * Because a cpu that becomes idle, is added to idle_cpus_mask before
9505          * setting the flag, we are sure to not clear the state and not
9506          * check the load of an idle cpu.
9507          */
9508         WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 0);
9509
9510         /*
9511          * Ensures that if we miss the CPU, we must see the has_blocked
9512          * store from nohz_balance_enter_idle().
9513          */
9514         smp_mb();
9515
9516         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9517                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9518                         continue;
9519
9520                 /*
9521                  * If this CPU gets work to do, stop the load balancing
9522                  * work being done for other CPUs. Next load
9523                  * balancing owner will pick it up.
9524                  */
9525                 if (need_resched()) {
9526                         has_blocked_load = true;
9527                         goto abort;
9528                 }
9529
9530                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9531
9532                 has_blocked_load |= update_nohz_stats(rq, true);
9533
9534                 /*
9535                  * If time for next balance is due,
9536                  * do the balance.
9537                  */
9538                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9539                         struct rq_flags rf;
9540
9541                         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9542                         update_rq_clock(rq);
9543                         cpu_load_update_idle(rq);
9544                         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9545
9546                         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9547                                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9548                 }
9549
9550                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9551                         next_balance = rq->next_balance;
9552                         update_next_balance = 1;
9553                 }
9554         }
9555
9556         /*
9557          * next_balance will be updated only when there is a need.
9558          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9559          * updated.
9560          */
9561         if (likely(update_next_balance))
9562                 nohz.next_balance = next_balance;
9563
9564         /* Newly idle CPU doesn't need an update */
9565         if (idle != CPU_NEWLY_IDLE) {
9566                 update_blocked_averages(this_cpu);
9567                 has_blocked_load |= this_rq->has_blocked_load;
9568         }
9569
9570         if (flags & NOHZ_BALANCE_KICK)
9571                 rebalance_domains(this_rq, CPU_IDLE);
9572
9573         WRITE_ONCE(nohz.next_blocked,
9574                 now + msecs_to_jiffies(LOAD_AVG_PERIOD));
9575
9576         /* The full idle balance loop has been done */
9577         ret = true;
9578
9579 abort:
9580         /* There is still blocked load, enable periodic update */
9581         if (has_blocked_load)
9582                 WRITE_ONCE(nohz.has_blocked, 1);
9583
9584         return ret;
9585 }
9586
9587 /*
9588  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9589  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9590  */
9591 static bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9592 {
9593         int this_cpu = this_rq->cpu;
9594         unsigned int flags;
9595
9596         if (!(atomic_read(nohz_flags(this_cpu)) & NOHZ_KICK_MASK))
9597                 return false;
9598
9599         if (idle != CPU_IDLE) {
9600                 atomic_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9601                 return false;
9602         }
9603
9604         /*
9605          * barrier, pairs with nohz_balance_enter_idle(), ensures ...
9606          */
9607         flags = atomic_fetch_andnot(NOHZ_KICK_MASK, nohz_flags(this_cpu));
9608         if (!(flags & NOHZ_KICK_MASK))
9609                 return false;
9610
9611         _nohz_idle_balance(this_rq, flags, idle);
9612
9613         return true;
9614 }
9615
9616 static void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq)
9617 {
9618         int this_cpu = this_rq->cpu;
9619
9620         /*
9621          * This CPU doesn't want to be disturbed by scheduler
9622          * housekeeping
9623          */
9624         if (!housekeeping_cpu(this_cpu, HK_FLAG_SCHED))
9625                 return;
9626
9627         /* Will wake up very soon. No time for doing anything else*/
9628         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
9629                 return;
9630
9631         /* Don't need to update blocked load of idle CPUs*/
9632         if (!READ_ONCE(nohz.has_blocked) ||
9633             time_before(jiffies, READ_ONCE(nohz.next_blocked)))
9634                 return;
9635
9636         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9637         /*
9638          * This CPU is going to be idle and blocked load of idle CPUs
9639          * need to be updated. Run the ilb locally as it is a good
9640          * candidate for ilb instead of waking up another idle CPU.
9641          * Kick an normal ilb if we failed to do the update.
9642          */
9643         if (!_nohz_idle_balance(this_rq, NOHZ_STATS_KICK, CPU_NEWLY_IDLE))
9644                 kick_ilb(NOHZ_STATS_KICK);
9645         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9646 }
9647
9648 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9649 static inline void nohz_balancer_kick(struct rq *rq) { }
9650
9651 static inline bool nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9652 {
9653         return false;
9654 }
9655
9656 static inline void nohz_newidle_balance(struct rq *this_rq) { }
9657 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
9658
9659 /*
9660  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
9661  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
9662  */
9663 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
9664 {
9665         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
9666         int this_cpu = this_rq->cpu;
9667         struct sched_domain *sd;
9668         int pulled_task = 0;
9669         u64 curr_cost = 0;
9670
9671         /*
9672          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
9673          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
9674          */
9675         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
9676
9677         /*
9678          * Do not pull tasks towards !active CPUs...
9679          */
9680         if (!cpu_active(this_cpu))
9681                 return 0;
9682
9683         /*
9684          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
9685          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
9686          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
9687          * re-start the picking loop.
9688          */
9689         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
9690
9691         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
9692             !this_rq->rd->overload) {
9693
9694                 rcu_read_lock();
9695                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
9696                 if (sd)
9697                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9698                 rcu_read_unlock();
9699
9700                 nohz_newidle_balance(this_rq);
9701
9702                 goto out;
9703         }
9704
9705         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
9706
9707         update_blocked_averages(this_cpu);
9708         rcu_read_lock();
9709         for_each_domain(this_cpu, sd) {
9710                 int continue_balancing = 1;
9711                 u64 t0, domain_cost;
9712
9713                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9714                         continue;
9715
9716                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
9717                         update_next_balance(sd, &next_balance);
9718                         break;
9719                 }
9720
9721                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
9722                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
9723
9724                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
9725                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
9726                                                    &continue_balancing);
9727
9728                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
9729                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
9730                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
9731
9732                         curr_cost += domain_cost;
9733                 }
9734
9735                 update_next_balance(sd, &next_balance);
9736
9737                 /*
9738                  * Stop searching for tasks to pull if there are
9739                  * now runnable tasks on this rq.
9740                  */
9741                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
9742                         break;
9743         }
9744         rcu_read_unlock();
9745
9746         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
9747
9748         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
9749                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
9750
9751 out:
9752         /*
9753          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
9754          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
9755          * pretend we pulled a task.
9756          */
9757         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
9758                 pulled_task = 1;
9759
9760         /* Move the next balance forward */
9761         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
9762                 this_rq->next_balance = next_balance;
9763
9764         /* Is there a task of a high priority class? */
9765         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
9766                 pulled_task = -1;
9767
9768         if (pulled_task)
9769                 this_rq->idle_stamp = 0;
9770
9771         rq_repin_lock(this_rq, rf);
9772
9773         return pulled_task;
9774 }
9775
9776 /*
9777  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9778  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9779  */
9780 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9781 {
9782         struct rq *this_rq = this_rq();
9783         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9784                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9785
9786         /*
9787          * If this CPU has a pending nohz_balance_kick, then do the
9788          * balancing on behalf of the other idle CPUs whose ticks are
9789          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9790          * give the idle CPUs a chance to load balance. Else we may
9791          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9792          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9793          */
9794         if (nohz_idle_balance(this_rq, idle))
9795                 return;
9796
9797         /* normal load balance */
9798         update_blocked_averages(this_rq->cpu);
9799         rebalance_domains(this_rq, idle);
9800 }
9801
9802 /*
9803  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9804  */
9805 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9806 {
9807         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9808         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9809                 return;
9810
9811         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9812                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9813
9814         nohz_balancer_kick(rq);
9815 }
9816
9817 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9818 {
9819         update_sysctl();
9820
9821         update_runtime_enabled(rq);
9822 }
9823
9824 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9825 {
9826         update_sysctl();
9827
9828         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9829         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9830 }
9831
9832 #endif /* CONFIG_SMP */
9833
9834 /*
9835  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class.
9836  *
9837  * NOTE: This function can be called remotely by the tick offload that
9838  * goes along full dynticks. Therefore no local assumption can be made
9839  * and everything must be accessed through the @rq and @curr passed in
9840  * parameters.
9841  */
9842 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9843 {
9844         struct cfs_rq *cfs_rq;
9845         struct sched_entity *se = &curr->se;
9846
9847         for_each_sched_entity(se) {
9848                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9849                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9850         }
9851
9852         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9853                 task_tick_numa(rq, curr);
9854 }
9855
9856 /*
9857  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9858  *  - child not yet on the tasklist
9859  *  - preemption disabled
9860  */
9861 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9862 {
9863         struct cfs_rq *cfs_rq;
9864         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9865         struct rq *rq = this_rq();
9866         struct rq_flags rf;
9867
9868         rq_lock(rq, &rf);
9869         update_rq_clock(rq);
9870
9871         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9872         curr = cfs_rq->curr;
9873         if (curr) {
9874                 update_curr(cfs_rq);
9875                 se->vruntime = curr->vruntime;
9876         }
9877         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9878
9879         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9880                 /*
9881                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9882                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9883                  */
9884                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9885                 resched_curr(rq);
9886         }
9887
9888         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9889         rq_unlock(rq, &rf);
9890 }
9891
9892 /*
9893  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9894  * the current task.
9895  */
9896 static void
9897 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9898 {
9899         if (!task_on_rq_queued(p))
9900                 return;
9901
9902         /*
9903          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9904          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9905          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9906          */
9907         if (rq->curr == p) {
9908                 if (p->prio > oldprio)
9909                         resched_curr(rq);
9910         } else
9911                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9912 }
9913
9914 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9915 {
9916         struct sched_entity *se = &p->se;
9917
9918         /*
9919          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9920          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9921          * vruntime.
9922          */
9923         if (p->on_rq)
9924                 return true;
9925
9926         /*
9927          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9928          * But there are some cases where it has already been normalized:
9929          *
9930          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9931          *   wake_up_new_task().
9932          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9933          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9934          */
9935         if (!se->sum_exec_runtime ||
9936             (p->state == TASK_WAKING && p->sched_remote_wakeup))
9937                 return true;
9938
9939         return false;
9940 }
9941
9942 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9943 /*
9944  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9945  * visible to the root
9946  */
9947 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9948 {
9949         struct cfs_rq *cfs_rq;
9950
9951         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq_of(se));
9952
9953         /* Start to propagate at parent */
9954         se = se->parent;
9955
9956         for_each_sched_entity(se) {
9957                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9958
9959                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq)){
9960                         update_load_avg(cfs_rq, se, UPDATE_TG);
9961                         list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
9962                         continue;
9963                 }
9964
9965                 if (list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq))
9966                         break;
9967         }
9968 }
9969 #else
9970 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9971 #endif
9972
9973 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9974 {
9975         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9976
9977         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9978         update_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9979         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9980         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9981         propagate_entity_cfs_rq(se);
9982 }
9983
9984 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9985 {
9986         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9987
9988 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9989         /*
9990          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9991          * class maintain depth value), reset depth properly.
9992          */
9993         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9994 #endif
9995
9996         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9997         update_load_avg(cfs_rq, se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9998         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se, 0);
9999         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
10000         propagate_entity_cfs_rq(se);
10001 }
10002
10003 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10004 {
10005         struct sched_entity *se = &p->se;
10006         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10007
10008         if (!vruntime_normalized(p)) {
10009                 /*
10010                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
10011                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
10012                  */
10013                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
10014                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
10015         }
10016
10017         detach_entity_cfs_rq(se);
10018 }
10019
10020 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
10021 {
10022         struct sched_entity *se = &p->se;
10023         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10024
10025         attach_entity_cfs_rq(se);
10026
10027         if (!vruntime_normalized(p))
10028                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
10029 }
10030
10031 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10032 {
10033         detach_task_cfs_rq(p);
10034 }
10035
10036 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
10037 {
10038         attach_task_cfs_rq(p);
10039
10040         if (task_on_rq_queued(p)) {
10041                 /*
10042                  * We were most likely switched from sched_rt, so
10043                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
10044                  * if we can still preempt the current task.
10045                  */
10046                 if (rq->curr == p)
10047                         resched_curr(rq);
10048                 else
10049                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
10050         }
10051 }
10052
10053 /* Account for a task changing its policy or group.
10054  *
10055  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
10056  * migrates between groups/classes.
10057  */
10058 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
10059 {
10060         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
10061
10062         for_each_sched_entity(se) {
10063                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
10064
10065                 set_next_entity(cfs_rq, se);
10066                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
10067                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
10068         }
10069 }
10070
10071 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
10072 {
10073         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT_CACHED;
10074         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
10075 #ifndef CONFIG_64BIT
10076         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
10077 #endif
10078 #ifdef CONFIG_SMP
10079         raw_spin_lock_init(&cfs_rq->removed.lock);
10080 #endif
10081 }
10082
10083 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10084 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
10085 {
10086         struct sched_entity *se = &p->se;
10087
10088         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10089         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
10090 }
10091
10092 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
10093 {
10094         detach_task_cfs_rq(p);
10095         set_task_rq(p, task_cpu(p));
10096
10097 #ifdef CONFIG_SMP
10098         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
10099         p->se.avg.last_update_time = 0;
10100 #endif
10101         attach_task_cfs_rq(p);
10102 }
10103
10104 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
10105 {
10106         switch (type) {
10107         case TASK_SET_GROUP:
10108                 task_set_group_fair(p);
10109                 break;
10110
10111         case TASK_MOVE_GROUP:
10112                 task_move_group_fair(p);
10113                 break;
10114         }
10115 }
10116
10117 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10118 {
10119         int i;
10120
10121         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10122
10123         for_each_possible_cpu(i) {
10124                 if (tg->cfs_rq)
10125                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
10126                 if (tg->se)
10127                         kfree(tg->se[i]);
10128         }
10129
10130         kfree(tg->cfs_rq);
10131         kfree(tg->se);
10132 }
10133
10134 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10135 {
10136         struct sched_entity *se;
10137         struct cfs_rq *cfs_rq;
10138         int i;
10139
10140         tg->cfs_rq = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(cfs_rq), GFP_KERNEL);
10141         if (!tg->cfs_rq)
10142                 goto err;
10143         tg->se = kcalloc(nr_cpu_ids, sizeof(se), GFP_KERNEL);
10144         if (!tg->se)
10145                 goto err;
10146
10147         tg->shares = NICE_0_LOAD;
10148
10149         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
10150
10151         for_each_possible_cpu(i) {
10152                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
10153                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10154                 if (!cfs_rq)
10155                         goto err;
10156
10157                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
10158                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
10159                 if (!se)
10160                         goto err_free_rq;
10161
10162                 init_cfs_rq(cfs_rq);
10163                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
10164                 init_entity_runnable_average(se);
10165         }
10166
10167         return 1;
10168
10169 err_free_rq:
10170         kfree(cfs_rq);
10171 err:
10172         return 0;
10173 }
10174
10175 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10176 {
10177         struct sched_entity *se;
10178         struct rq_flags rf;
10179         struct rq *rq;
10180         int i;
10181
10182         for_each_possible_cpu(i) {
10183                 rq = cpu_rq(i);
10184                 se = tg->se[i];
10185                 rq_lock_irq(rq, &rf);
10186                 update_rq_clock(rq);
10187                 attach_entity_cfs_rq(se);
10188                 sync_throttle(tg, i);
10189                 rq_unlock_irq(rq, &rf);
10190         }
10191 }
10192
10193 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
10194 {
10195         unsigned long flags;
10196         struct rq *rq;
10197         int cpu;
10198
10199         for_each_possible_cpu(cpu) {
10200                 if (tg->se[cpu])
10201                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
10202
10203                 /*
10204                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
10205                  * check on_list without danger of it being re-added.
10206                  */
10207                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
10208                         continue;
10209
10210                 rq = cpu_rq(cpu);
10211
10212                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
10213                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
10214                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
10215         }
10216 }
10217
10218 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
10219                         struct sched_entity *se, int cpu,
10220                         struct sched_entity *parent)
10221 {
10222         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
10223
10224         cfs_rq->tg = tg;
10225         cfs_rq->rq = rq;
10226         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
10227
10228         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
10229         tg->se[cpu] = se;
10230
10231         /* se could be NULL for root_task_group */
10232         if (!se)
10233                 return;
10234
10235         if (!parent) {
10236                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
10237                 se->depth = 0;
10238         } else {
10239                 se->cfs_rq = parent->my_q;
10240                 se->depth = parent->depth + 1;
10241         }
10242
10243         se->my_q = cfs_rq;
10244         /* guarantee group entities always have weight */
10245         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
10246         se->parent = parent;
10247 }
10248
10249 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
10250
10251 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
10252 {
10253         int i;
10254
10255         /*
10256          * We can't change the weight of the root cgroup.
10257          */
10258         if (!tg->se[0])
10259                 return -EINVAL;
10260
10261         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
10262
10263         mutex_lock(&shares_mutex);
10264         if (tg->shares == shares)
10265                 goto done;
10266
10267         tg->shares = shares;
10268         for_each_possible_cpu(i) {
10269                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
10270                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
10271                 struct rq_flags rf;
10272
10273                 /* Propagate contribution to hierarchy */
10274                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
10275                 update_rq_clock(rq);
10276                 for_each_sched_entity(se) {
10277                         update_load_avg(cfs_rq_of(se), se, UPDATE_TG);
10278                         update_cfs_group(se);
10279                 }
10280                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
10281         }
10282
10283 done:
10284         mutex_unlock(&shares_mutex);
10285         return 0;
10286 }
10287 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10288
10289 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10290
10291 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
10292 {
10293         return 1;
10294 }
10295
10296 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10297
10298 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
10299
10300 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
10301
10302
10303 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
10304 {
10305         struct sched_entity *se = &task->se;
10306         unsigned int rr_interval = 0;
10307
10308         /*
10309          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
10310          * idle runqueue:
10311          */
10312         if (rq->cfs.load.weight)
10313                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
10314
10315         return rr_interval;
10316 }
10317
10318 /*
10319  * All the scheduling class methods:
10320  */
10321 const struct sched_class fair_sched_class = {
10322         .next                   = &idle_sched_class,
10323         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
10324         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
10325         .yield_task             = yield_task_fair,
10326         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
10327
10328         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
10329
10330         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
10331         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
10332
10333 #ifdef CONFIG_SMP
10334         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
10335         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
10336
10337         .rq_online              = rq_online_fair,
10338         .rq_offline             = rq_offline_fair,
10339
10340         .task_dead              = task_dead_fair,
10341         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
10342 #endif
10343
10344         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
10345         .task_tick              = task_tick_fair,
10346         .task_fork              = task_fork_fair,
10347
10348         .prio_changed           = prio_changed_fair,
10349         .switched_from          = switched_from_fair,
10350         .switched_to            = switched_to_fair,
10351
10352         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
10353
10354         .update_curr            = update_curr_fair,
10355
10356 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
10357         .task_change_group      = task_change_group_fair,
10358 #endif
10359 };
10360
10361 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
10362 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
10363 {
10364         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
10365
10366         rcu_read_lock();
10367         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
10368                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
10369         rcu_read_unlock();
10370 }
10371
10372 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
10373 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
10374 {
10375         int node;
10376         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
10377         struct numa_group *ng;
10378
10379         rcu_read_lock();
10380         ng = rcu_dereference(p->numa_group);
10381         for_each_online_node(node) {
10382                 if (p->numa_faults) {
10383                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
10384                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10385                 }
10386                 if (ng) {
10387                         gsf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
10388                         gpf = ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
10389                 }
10390                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
10391         }
10392         rcu_read_unlock();
10393 }
10394 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
10395 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
10396
10397 __init void init_sched_fair_class(void)
10398 {
10399 #ifdef CONFIG_SMP
10400         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
10401
10402 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
10403         nohz.next_balance = jiffies;
10404         nohz.next_blocked = jiffies;
10405         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
10406 #endif
10407 #endif /* SMP */
10408
10409 }