UPSTREAM: sched/fair: Fix hierarchical order in rq->leaf_cfs_rq_list
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
57 unsigned int sysctl_sched_initial_task_util = 0;
58 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
59
60 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
61 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
62 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
63 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
64     (10 * NSEC_PER_MSEC);
65 #endif
66 /*
67  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
68  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
69  *
70  * Options are:
71  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
72  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
73  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
74  */
75 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
76         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
77
78 /*
79  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
80  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
83 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
84
85 /*
86  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
87  */
88 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
89
90 /*
91  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
92  * parent will (try to) run first.
93  */
94 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
95
96 /*
97  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
98  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
99  *
100  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
101  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
102  * have immediate wakeup/sleep latencies.
103  */
104 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
105 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
106
107 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
108
109 /*
110  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
111  * distribution.
112  * (default: 10msec)
113  */
114 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
115
116 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
117 /*
118  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
119  * each time a cfs_rq requests quota.
120  *
121  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
122  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
123  * we will always only issue the remaining available time.
124  *
125  * default: 5 msec, units: microseconds
126   */
127 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
128 #endif
129
130 /*
131  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
132  * util * margin < capacity * 1024
133  */
134 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
135
136 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
137 {
138         lw->weight += inc;
139         lw->inv_weight = 0;
140 }
141
142 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
143 {
144         lw->weight -= dec;
145         lw->inv_weight = 0;
146 }
147
148 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
149 {
150         lw->weight = w;
151         lw->inv_weight = 0;
152 }
153
154 /*
155  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
156  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
157  * to users decreases. But the relationship is not linear,
158  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
159  * number of CPUs.
160  *
161  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
162  */
163 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
164 {
165         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
166         unsigned int factor;
167
168         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
169         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
170                 factor = 1;
171                 break;
172         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
173                 factor = cpus;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
176         default:
177                 factor = 1 + ilog2(cpus);
178                 break;
179         }
180
181         return factor;
182 }
183
184 static void update_sysctl(void)
185 {
186         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
187
188 #define SET_SYSCTL(name) \
189         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
190         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
191         SET_SYSCTL(sched_latency);
192         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
193 #undef SET_SYSCTL
194 }
195
196 void sched_init_granularity(void)
197 {
198         update_sysctl();
199 }
200
201 #define WMULT_CONST     (~0U)
202 #define WMULT_SHIFT     32
203
204 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
205 {
206         unsigned long w;
207
208         if (likely(lw->inv_weight))
209                 return;
210
211         w = scale_load_down(lw->weight);
212
213         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
214                 lw->inv_weight = 1;
215         else if (unlikely(!w))
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
217         else
218                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
219 }
220
221 /*
222  * delta_exec * weight / lw.weight
223  *   OR
224  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
225  *
226  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
227  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
228  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
229  *
230  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
231  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
232  */
233 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
234 {
235         u64 fact = scale_load_down(weight);
236         int shift = WMULT_SHIFT;
237
238         __update_inv_weight(lw);
239
240         if (unlikely(fact >> 32)) {
241                 while (fact >> 32) {
242                         fact >>= 1;
243                         shift--;
244                 }
245         }
246
247         /* hint to use a 32x32->64 mul */
248         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
249
250         while (fact >> 32) {
251                 fact >>= 1;
252                 shift--;
253         }
254
255         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
256 }
257
258
259 const struct sched_class fair_sched_class;
260
261 /**************************************************************
262  * CFS operations on generic schedulable entities:
263  */
264
265 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
266
267 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
268 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
269 {
270         return cfs_rq->rq;
271 }
272
273 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
274 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
275
276 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
277 {
278 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
279         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
280 #endif
281         return container_of(se, struct task_struct, se);
282 }
283
284 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
285 #define for_each_sched_entity(se) \
286                 for (; se; se = se->parent)
287
288 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
289 {
290         return p->se.cfs_rq;
291 }
292
293 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
294 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
295 {
296         return se->cfs_rq;
297 }
298
299 /* runqueue "owned" by this group */
300 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
301 {
302         return grp->my_q;
303 }
304
305 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
306 {
307         if (!cfs_rq->on_list) {
308                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
309                 int cpu = cpu_of(rq);
310                 /*
311                  * Ensure we either appear before our parent (if already
312                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
313                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
314                  * reduces this to two cases and a special case for the root
315                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
316                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
317                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
318                  */
319                 if (cfs_rq->tg->parent &&
320                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
321                         /*
322                          * If parent is already on the list, we add the child
323                          * just before. Thanks to circular linked property of
324                          * the list, this means to put the child at the tail
325                          * of the list that starts by parent.
326                          */
327                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
328                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
329                         /*
330                          * The branch is now connected to its tree so we can
331                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
332                          * list.
333                          */
334                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
335                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
336                         /*
337                          * cfs rq without parent should be put
338                          * at the tail of the list.
339                          */
340                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
341                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
342                         /*
343                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
344                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
345                          */
346                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
347                 } else {
348                         /*
349                          * The parent has not already been added so we want to
350                          * make sure that it will be put after us.
351                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
352                          * where we will add parent.
353                          */
354                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
355                                 rq->tmp_alone_branch);
356                         /*
357                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
358                          * of the branch
359                          */
360                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
361                 }
362
363                 cfs_rq->on_list = 1;
364         }
365 }
366
367 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
368 {
369         if (cfs_rq->on_list) {
370                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
371                 cfs_rq->on_list = 0;
372         }
373 }
374
375 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
376 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
377         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
378
379 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
380 static inline struct cfs_rq *
381 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
382 {
383         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
384                 return se->cfs_rq;
385
386         return NULL;
387 }
388
389 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
390 {
391         return se->parent;
392 }
393
394 static void
395 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
396 {
397         int se_depth, pse_depth;
398
399         /*
400          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
401          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
402          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
403          * parent.
404          */
405
406         /* First walk up until both entities are at same depth */
407         se_depth = (*se)->depth;
408         pse_depth = (*pse)->depth;
409
410         while (se_depth > pse_depth) {
411                 se_depth--;
412                 *se = parent_entity(*se);
413         }
414
415         while (pse_depth > se_depth) {
416                 pse_depth--;
417                 *pse = parent_entity(*pse);
418         }
419
420         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
421                 *se = parent_entity(*se);
422                 *pse = parent_entity(*pse);
423         }
424 }
425
426 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
427
428 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
429 {
430         return container_of(se, struct task_struct, se);
431 }
432
433 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
434 {
435         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
436 }
437
438 #define entity_is_task(se)      1
439
440 #define for_each_sched_entity(se) \
441                 for (; se; se = NULL)
442
443 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
444 {
445         return &task_rq(p)->cfs;
446 }
447
448 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
449 {
450         struct task_struct *p = task_of(se);
451         struct rq *rq = task_rq(p);
452
453         return &rq->cfs;
454 }
455
456 /* runqueue "owned" by this group */
457 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
458 {
459         return NULL;
460 }
461
462 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464 }
465
466 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
467 {
468 }
469
470 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
471                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
472
473 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
474 {
475         return NULL;
476 }
477
478 static inline void
479 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
480 {
481 }
482
483 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
484
485 static __always_inline
486 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
487
488 /**************************************************************
489  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
490  */
491
492 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
493 {
494         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
495         if (delta > 0)
496                 max_vruntime = vruntime;
497
498         return max_vruntime;
499 }
500
501 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
502 {
503         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
504         if (delta < 0)
505                 min_vruntime = vruntime;
506
507         return min_vruntime;
508 }
509
510 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
511                                 struct sched_entity *b)
512 {
513         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
514 }
515
516 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
517 {
518         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
519
520         if (cfs_rq->curr)
521                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
522
523         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
524                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
525                                                    struct sched_entity,
526                                                    run_node);
527
528                 if (!cfs_rq->curr)
529                         vruntime = se->vruntime;
530                 else
531                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
532         }
533
534         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
535         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
536 #ifndef CONFIG_64BIT
537         smp_wmb();
538         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
539 #endif
540 }
541
542 /*
543  * Enqueue an entity into the rb-tree:
544  */
545 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
548         struct rb_node *parent = NULL;
549         struct sched_entity *entry;
550         int leftmost = 1;
551
552         /*
553          * Find the right place in the rbtree:
554          */
555         while (*link) {
556                 parent = *link;
557                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
558                 /*
559                  * We dont care about collisions. Nodes with
560                  * the same key stay together.
561                  */
562                 if (entity_before(se, entry)) {
563                         link = &parent->rb_left;
564                 } else {
565                         link = &parent->rb_right;
566                         leftmost = 0;
567                 }
568         }
569
570         /*
571          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
572          * used):
573          */
574         if (leftmost)
575                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
576
577         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
578         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
579 }
580
581 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
582 {
583         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
584                 struct rb_node *next_node;
585
586                 next_node = rb_next(&se->run_node);
587                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
588         }
589
590         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
591 }
592
593 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
594 {
595         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
596
597         if (!left)
598                 return NULL;
599
600         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
601 }
602
603 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
604 {
605         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
606
607         if (!next)
608                 return NULL;
609
610         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
611 }
612
613 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
614 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
615 {
616         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
617
618         if (!last)
619                 return NULL;
620
621         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
622 }
623
624 /**************************************************************
625  * Scheduling class statistics methods:
626  */
627
628 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
629                 void __user *buffer, size_t *lenp,
630                 loff_t *ppos)
631 {
632         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
633         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
634
635         if (ret || !write)
636                 return ret;
637
638         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
639                                         sysctl_sched_min_granularity);
640
641 #define WRT_SYSCTL(name) \
642         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
643         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
644         WRT_SYSCTL(sched_latency);
645         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
646 #undef WRT_SYSCTL
647
648         return 0;
649 }
650 #endif
651
652 /*
653  * delta /= w
654  */
655 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
656 {
657         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
658                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
659
660         return delta;
661 }
662
663 /*
664  * The idea is to set a period in which each task runs once.
665  *
666  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
667  * this period because otherwise the slices get too small.
668  *
669  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
670  */
671 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
672 {
673         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
674                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
675         else
676                 return sysctl_sched_latency;
677 }
678
679 /*
680  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
681  * proportional to the weight.
682  *
683  * s = p*P[w/rw]
684  */
685 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
686 {
687         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
688
689         for_each_sched_entity(se) {
690                 struct load_weight *load;
691                 struct load_weight lw;
692
693                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
694                 load = &cfs_rq->load;
695
696                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
697                         lw = cfs_rq->load;
698
699                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
700                         load = &lw;
701                 }
702                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
703         }
704         return slice;
705 }
706
707 /*
708  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
709  *
710  * vs = s/w
711  */
712 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
713 {
714         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
715 }
716
717 #ifdef CONFIG_SMP
718 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
719 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
720
721 /*
722  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
723  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
724  * dependent on this value.
725  */
726 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
727 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
728 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
729
730 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
731 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
732 {
733         struct sched_avg *sa = &se->avg;
734
735         sa->last_update_time = 0;
736         /*
737          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
738          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
739          * will definitely be update (after enqueue).
740          */
741         sa->period_contrib = 1023;
742         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
743         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
744         /*
745          * In previous Android versions, we used to have:
746          *      sa->util_avg =  sched_freq() ?
747          *              sysctl_sched_initial_task_util :
748          *              scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
749          *      sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
750          * However, that functionality has been moved to enqueue.
751          * It is unclear if we should restore this in enqueue.
752          */
753         /*
754          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
755          */
756         sa->util_avg = 0;
757         sa->util_sum = 0;
758         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
759 }
760
761 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
762 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
763
764 /*
765  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
766  * based on the cfs_rq's current util_avg:
767  *
768  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
769  *
770  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
771  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
772  * as when the series is a harmonic series.
773  *
774  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
775  * only 1/2 of the left utilization budget:
776  *
777  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
778  *
779  * where n denotes the nth task.
780  *
781  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
782  *
783  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
784  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
785  *
786  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
787  * if util_avg > util_avg_cap.
788  */
789 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
790 {
791         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
793         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805                 /*
806                  * If we wish to restore tuning via setting initial util,
807                  * this is where we should do it.
808                  */
809                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
810         }
811
812         if (entity_is_task(se)) {
813                 struct task_struct *p = task_of(se);
814                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
815                         /*
816                          * For !fair tasks do:
817                          *
818                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
819                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
820                         switched_from_fair(rq, p);
821                          *
822                          * such that the next switched_to_fair() has the
823                          * expected state.
824                          */
825                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
826                         return;
827                 }
828         }
829
830         attach_entity_cfs_rq(se);
831 }
832
833 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
834 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
835 #else
836 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
837 {
838 }
839 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
840 {
841 }
842 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
843 {
844 }
845 #endif /* CONFIG_SMP */
846
847 /*
848  * Update the current task's runtime statistics.
849  */
850 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
851 {
852         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
853         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
854         u64 delta_exec;
855
856         if (unlikely(!curr))
857                 return;
858
859         delta_exec = now - curr->exec_start;
860         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
861                 return;
862
863         curr->exec_start = now;
864
865         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
866                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
867
868         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
869         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
870
871         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
872         update_min_vruntime(cfs_rq);
873
874         if (entity_is_task(curr)) {
875                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
876
877                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
878                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
879                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
880         }
881
882         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
883 }
884
885 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
886 {
887         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
888 }
889
890 static inline void
891 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
892 {
893         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
894 }
895
896 /*
897  * Task is being enqueued - update stats:
898  */
899 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
900 {
901         /*
902          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
903          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
904          */
905         if (se != cfs_rq->curr)
906                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
907 }
908
909 static void
910 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
911 {
912         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
913                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
914         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
915         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
916                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
917 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
918         if (entity_is_task(se)) {
919                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
920                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
921         }
922 #endif
923         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
924 }
925
926 static inline void
927 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
928 {
929         /*
930          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
931          * waiting task:
932          */
933         if (se != cfs_rq->curr)
934                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
935 }
936
937 /*
938  * We are picking a new current task - update its stats:
939  */
940 static inline void
941 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
942 {
943         /*
944          * We are starting a new run period:
945          */
946         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
947 }
948
949 /**************************************************
950  * Scheduling class queueing methods:
951  */
952
953 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
954 /*
955  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
956  * calculated based on the tasks virtual memory size and
957  * numa_balancing_scan_size.
958  */
959 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
960 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
961
962 /* Portion of address space to scan in MB */
963 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
964
965 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
966 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
967
968 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
969 {
970         unsigned long rss = 0;
971         unsigned long nr_scan_pages;
972
973         /*
974          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
975          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
976          * on resident pages
977          */
978         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
979         rss = get_mm_rss(p->mm);
980         if (!rss)
981                 rss = nr_scan_pages;
982
983         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
984         return rss / nr_scan_pages;
985 }
986
987 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
988 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
989
990 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
991 {
992         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
993         unsigned int scan, floor;
994         unsigned int windows = 1;
995
996         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
997                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
998         floor = 1000 / windows;
999
1000         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1001         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1002 }
1003
1004 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1005 {
1006         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1007         unsigned int smax;
1008
1009         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1010         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1011         return max(smin, smax);
1012 }
1013
1014 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1015 {
1016         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1017         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1018 }
1019
1020 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1021 {
1022         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1023         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1024 }
1025
1026 struct numa_group {
1027         atomic_t refcount;
1028
1029         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1030         int nr_tasks;
1031         pid_t gid;
1032
1033         struct rcu_head rcu;
1034         nodemask_t active_nodes;
1035         unsigned long total_faults;
1036         /*
1037          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1038          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1039          * more by CPU use than by memory faults.
1040          */
1041         unsigned long *faults_cpu;
1042         unsigned long faults[0];
1043 };
1044
1045 /* Shared or private faults. */
1046 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1047
1048 /* Memory and CPU locality */
1049 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1050
1051 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1052 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1053
1054 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1055 {
1056         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1057 }
1058
1059 /*
1060  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1061  * occupy the first half of the array. The second half of the
1062  * array is for current counters, which are averaged into the
1063  * first set by task_numa_placement.
1064  */
1065 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1066 {
1067         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1068 }
1069
1070 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1071 {
1072         if (!p->numa_faults)
1073                 return 0;
1074
1075         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1076                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1077 }
1078
1079 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1080 {
1081         if (!p->numa_group)
1082                 return 0;
1083
1084         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1085                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1086 }
1087
1088 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1089 {
1090         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1091                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1092 }
1093
1094 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1095 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1096                                         int maxdist, bool task)
1097 {
1098         unsigned long score = 0;
1099         int node;
1100
1101         /*
1102          * All nodes are directly connected, and the same distance
1103          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1104          */
1105         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1106                 return 0;
1107
1108         /*
1109          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1110          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1111          */
1112         for_each_online_node(node) {
1113                 unsigned long faults;
1114                 int dist = node_distance(nid, node);
1115
1116                 /*
1117                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1118                  * for placement; nid was already counted.
1119                  */
1120                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1121                         continue;
1122
1123                 /*
1124                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1125                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1126                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1127                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1128                  * of each group. Skip other nodes.
1129                  */
1130                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1131                                         dist > maxdist)
1132                         continue;
1133
1134                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1135                 if (task)
1136                         faults = task_faults(p, node);
1137                 else
1138                         faults = group_faults(p, node);
1139
1140                 /*
1141                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1142                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1143                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1144                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1145                  * The further away a node is, the less the faults count.
1146                  * This seems to result in good task placement.
1147                  */
1148                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1149                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1150                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1151                 }
1152
1153                 score += faults;
1154         }
1155
1156         return score;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1161  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1162  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1163  * evenly spread out between numa nodes.
1164  */
1165 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1166                                         int dist)
1167 {
1168         unsigned long faults, total_faults;
1169
1170         if (!p->numa_faults)
1171                 return 0;
1172
1173         total_faults = p->total_numa_faults;
1174
1175         if (!total_faults)
1176                 return 0;
1177
1178         faults = task_faults(p, nid);
1179         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1180
1181         return 1000 * faults / total_faults;
1182 }
1183
1184 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1185                                          int dist)
1186 {
1187         unsigned long faults, total_faults;
1188
1189         if (!p->numa_group)
1190                 return 0;
1191
1192         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1193
1194         if (!total_faults)
1195                 return 0;
1196
1197         faults = group_faults(p, nid);
1198         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1199
1200         return 1000 * faults / total_faults;
1201 }
1202
1203 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1204                                 int src_nid, int dst_cpu)
1205 {
1206         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1207         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1208         int last_cpupid, this_cpupid;
1209
1210         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1211
1212         /*
1213          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1214          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1215          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1216          *
1217          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1218          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1219          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1220          *
1221          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1222          * same result twice in a row, given these samples are fully
1223          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1224          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1225          *
1226          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1227          * act on an unlikely task<->page relation.
1228          */
1229         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1230         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1231                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1232                 return false;
1233
1234         /* Always allow migrate on private faults */
1235         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1236                 return true;
1237
1238         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1239         if (!ng)
1240                 return true;
1241
1242         /*
1243          * Do not migrate if the destination is not a node that
1244          * is actively used by this numa group.
1245          */
1246         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1247                 return false;
1248
1249         /*
1250          * Source is a node that is not actively used by this
1251          * numa group, while the destination is. Migrate.
1252          */
1253         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1254                 return true;
1255
1256         /*
1257          * Both source and destination are nodes in active
1258          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1259          * by migrating from more heavily used groups, to less
1260          * heavily used ones, spreading the load around.
1261          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1262          */
1263         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1264 }
1265
1266 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1267 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1268 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1269 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1270 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1271
1272 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1273 struct numa_stats {
1274         unsigned long nr_running;
1275         unsigned long load;
1276
1277         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1278         unsigned long compute_capacity;
1279
1280         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1281         unsigned long task_capacity;
1282         int has_free_capacity;
1283 };
1284
1285 /*
1286  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1287  */
1288 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1289 {
1290         int smt, cpu, cpus = 0;
1291         unsigned long capacity;
1292
1293         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1294         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1295                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1296
1297                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1298                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1299                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1300
1301                 cpus++;
1302         }
1303
1304         /*
1305          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1306          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1307          * not find this node attractive.
1308          *
1309          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1310          * imbalance and bail there.
1311          */
1312         if (!cpus)
1313                 return;
1314
1315         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1316         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1317         capacity = cpus / smt; /* cores */
1318
1319         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1320                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1321         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1322 }
1323
1324 struct task_numa_env {
1325         struct task_struct *p;
1326
1327         int src_cpu, src_nid;
1328         int dst_cpu, dst_nid;
1329
1330         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1331
1332         int imbalance_pct;
1333         int dist;
1334
1335         struct task_struct *best_task;
1336         long best_imp;
1337         int best_cpu;
1338 };
1339
1340 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1341                              struct task_struct *p, long imp)
1342 {
1343         if (env->best_task)
1344                 put_task_struct(env->best_task);
1345
1346         env->best_task = p;
1347         env->best_imp = imp;
1348         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1349 }
1350
1351 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1352                                 struct task_numa_env *env)
1353 {
1354         long imb, old_imb;
1355         long orig_src_load, orig_dst_load;
1356         long src_capacity, dst_capacity;
1357
1358         /*
1359          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1360          *
1361          * src_load        dst_load
1362          * ------------ vs ---------
1363          * src_capacity    dst_capacity
1364          */
1365         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1366         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1367
1368         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1369         if (dst_load < src_load)
1370                 swap(dst_load, src_load);
1371
1372         /* Is the difference below the threshold? */
1373         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1374               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1375         if (imb <= 0)
1376                 return false;
1377
1378         /*
1379          * The imbalance is above the allowed threshold.
1380          * Compare it with the old imbalance.
1381          */
1382         orig_src_load = env->src_stats.load;
1383         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1384
1385         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1386                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1387
1388         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1389                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1390
1391         /* Would this change make things worse? */
1392         return (imb > old_imb);
1393 }
1394
1395 /*
1396  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1397  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1398  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1399  * be exchanged with the source task
1400  */
1401 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1402                               long taskimp, long groupimp)
1403 {
1404         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1405         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1406         struct task_struct *cur;
1407         long src_load, dst_load;
1408         long load;
1409         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1410         long moveimp = imp;
1411         int dist = env->dist;
1412         bool assigned = false;
1413
1414         rcu_read_lock();
1415
1416         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1417         cur = dst_rq->curr;
1418         /*
1419          * No need to move the exiting task or idle task.
1420          */
1421         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1422                 cur = NULL;
1423         else {
1424                 /*
1425                  * The task_struct must be protected here to protect the
1426                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1427                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1428                  * finish_task_switch()
1429                  *     --> put_task_struct()
1430                  *         --> __put_task_struct()
1431                  *             --> task_numa_free()
1432                  */
1433                 get_task_struct(cur);
1434         }
1435
1436         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1437
1438         /*
1439          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1440          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1441          */
1442         if (cur == env->p)
1443                 goto unlock;
1444
1445         /*
1446          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1447          * source and destination node. Calculate the total differential for
1448          * the source task and potential destination task. The more negative
1449          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1450          * be incurred if the tasks were swapped.
1451          */
1452         if (cur) {
1453                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1454                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1455                         goto unlock;
1456
1457                 /*
1458                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1459                  * in any group then look only at task weights.
1460                  */
1461                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1462                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1463                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1464                         /*
1465                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1466                          * tasks within a group over tiny differences.
1467                          */
1468                         if (cur->numa_group)
1469                                 imp -= imp/16;
1470                 } else {
1471                         /*
1472                          * Compare the group weights. If a task is all by
1473                          * itself (not part of a group), use the task weight
1474                          * instead.
1475                          */
1476                         if (cur->numa_group)
1477                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1478                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1479                         else
1480                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1481                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1482                 }
1483         }
1484
1485         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1486                 goto unlock;
1487
1488         if (!cur) {
1489                 /* Is there capacity at our destination? */
1490                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1491                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1492                         goto unlock;
1493
1494                 goto balance;
1495         }
1496
1497         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1498         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1499                         dst_rq->nr_running == 1)
1500                 goto assign;
1501
1502         /*
1503          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1504          */
1505 balance:
1506         load = task_h_load(env->p);
1507         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1508         src_load = env->src_stats.load - load;
1509
1510         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1511                 /*
1512                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1513                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1514                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1515                  * so an actually idle CPU will win.
1516                  */
1517                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1518                         imp = moveimp - 1;
1519                         put_task_struct(cur);
1520                         cur = NULL;
1521                         goto assign;
1522                 }
1523         }
1524
1525         if (imp <= env->best_imp)
1526                 goto unlock;
1527
1528         if (cur) {
1529                 load = task_h_load(cur);
1530                 dst_load -= load;
1531                 src_load += load;
1532         }
1533
1534         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1535                 goto unlock;
1536
1537         /*
1538          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1539          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1540          */
1541         if (!cur)
1542                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1543                                                    env->dst_cpu);
1544
1545 assign:
1546         assigned = true;
1547         task_numa_assign(env, cur, imp);
1548 unlock:
1549         rcu_read_unlock();
1550         /*
1551          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1552          * finished.
1553          */
1554         if (cur && !assigned)
1555                 put_task_struct(cur);
1556 }
1557
1558 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1559                                 long taskimp, long groupimp)
1560 {
1561         int cpu;
1562
1563         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1564                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1565                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1566                         continue;
1567
1568                 env->dst_cpu = cpu;
1569                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1570         }
1571 }
1572
1573 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1574 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1575 {
1576         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1577         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1578
1579         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1580                 return false;
1581
1582         /*
1583          * Only consider a task move if the source has a higher load
1584          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1585          *
1586          *      src->load                dst->load
1587          * --------------------- vs ---------------------
1588          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1589          */
1590         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1591
1592             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1593                 return true;
1594
1595         return false;
1596 }
1597
1598 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1599 {
1600         struct task_numa_env env = {
1601                 .p = p,
1602
1603                 .src_cpu = task_cpu(p),
1604                 .src_nid = task_node(p),
1605
1606                 .imbalance_pct = 112,
1607
1608                 .best_task = NULL,
1609                 .best_imp = 0,
1610                 .best_cpu = -1
1611         };
1612         struct sched_domain *sd;
1613         unsigned long taskweight, groupweight;
1614         int nid, ret, dist;
1615         long taskimp, groupimp;
1616
1617         /*
1618          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1619          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1620          *
1621          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1622          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1623          * to satisfy here.
1624          */
1625         rcu_read_lock();
1626         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1627         if (sd)
1628                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1629         rcu_read_unlock();
1630
1631         /*
1632          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1633          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1634          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1635          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1636          */
1637         if (unlikely(!sd)) {
1638                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1639                 return -EINVAL;
1640         }
1641
1642         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1643         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1644         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1645         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1646         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1647         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1648         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1649         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1650
1651         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1652         if (numa_has_capacity(&env))
1653                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1654
1655         /*
1656          * Look at other nodes in these cases:
1657          * - there is no space available on the preferred_nid
1658          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1659          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1660          *   we need to check other locations.
1661          */
1662         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1663                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1664                 for_each_online_node(nid) {
1665                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1666                                 continue;
1667
1668                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1669                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1670                                                 dist != env.dist) {
1671                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1672                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1673                         }
1674
1675                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1676                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1677                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1678                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1679                                 continue;
1680
1681                         env.dist = dist;
1682                         env.dst_nid = nid;
1683                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1684                         if (numa_has_capacity(&env))
1685                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1686                 }
1687         }
1688
1689         /*
1690          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1691          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1692          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1693          * settle down.
1694          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1695          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1696          */
1697         if (p->numa_group) {
1698                 if (env.best_cpu == -1)
1699                         nid = env.src_nid;
1700                 else
1701                         nid = env.dst_nid;
1702
1703                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1704                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1705         }
1706
1707         /* No better CPU than the current one was found. */
1708         if (env.best_cpu == -1)
1709                 return -EAGAIN;
1710
1711         /*
1712          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1713          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1714          */
1715         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1716
1717         if (env.best_task == NULL) {
1718                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1719                 if (ret != 0)
1720                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1721                 return ret;
1722         }
1723
1724         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1725         if (ret != 0)
1726                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1727         put_task_struct(env.best_task);
1728         return ret;
1729 }
1730
1731 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1732 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1733 {
1734         unsigned long interval = HZ;
1735
1736         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1737         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1738                 return;
1739
1740         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1741         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1742         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1743
1744         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1745         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1746                 return;
1747
1748         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1749         task_numa_migrate(p);
1750 }
1751
1752 /*
1753  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1754  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1755  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1756  * located.
1757  *
1758  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1759  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1760  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1761  * only removed when they drop below 3/16.
1762  */
1763 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1764 {
1765         unsigned long faults, max_faults = 0;
1766         int nid;
1767
1768         for_each_online_node(nid) {
1769                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1770                 if (faults > max_faults)
1771                         max_faults = faults;
1772         }
1773
1774         for_each_online_node(nid) {
1775                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1776                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1777                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1778                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1779                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1780                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1781         }
1782 }
1783
1784 /*
1785  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1786  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1787  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1788  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1789  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1790  */
1791 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1792 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1793
1794 /*
1795  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1796  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1797  * the page accesses are shared with other processes.
1798  * Otherwise, decrease the scan period.
1799  */
1800 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1801                         unsigned long shared, unsigned long private)
1802 {
1803         unsigned int period_slot;
1804         int ratio;
1805         int diff;
1806
1807         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1808         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1809
1810         /*
1811          * If there were no record hinting faults then either the task is
1812          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1813          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1814          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1815          * node is overloaded. In either case, scan slower
1816          */
1817         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1818                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1819                         p->numa_scan_period << 1);
1820
1821                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1822                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1823
1824                 return;
1825         }
1826
1827         /*
1828          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1829          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1830          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1831          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1832          */
1833         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1834         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1835         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1836                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1837                 if (!slot)
1838                         slot = 1;
1839                 diff = slot * period_slot;
1840         } else {
1841                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1842
1843                 /*
1844                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1845                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1846                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1847                  * speaking the intent is that there is little point
1848                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1849                  * simply bounce migrations uselessly
1850                  */
1851                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1852                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1853         }
1854
1855         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1856                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1857         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1858 }
1859
1860 /*
1861  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1862  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1863  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1864  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1865  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1866  */
1867 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1868 {
1869         u64 runtime, delta, now;
1870         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1871         now = p->se.exec_start;
1872         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1873
1874         if (p->last_task_numa_placement) {
1875                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1876                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1877         } else {
1878                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1879                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1880         }
1881
1882         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1883         p->last_task_numa_placement = now;
1884
1885         return delta;
1886 }
1887
1888 /*
1889  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1890  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1891  * otherwise workloads might not converge.
1892  */
1893 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1894 {
1895         nodemask_t nodes;
1896         int dist;
1897
1898         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1899         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1900                 return nid;
1901
1902         /*
1903          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1904          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1905          * both the node itself, and on nearby nodes.
1906          */
1907         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1908                 unsigned long score, max_score = 0;
1909                 int node, max_node = nid;
1910
1911                 dist = sched_max_numa_distance;
1912
1913                 for_each_online_node(node) {
1914                         score = group_weight(p, node, dist);
1915                         if (score > max_score) {
1916                                 max_score = score;
1917                                 max_node = node;
1918                         }
1919                 }
1920                 return max_node;
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1925          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1926          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1927          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1928          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1929          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1930          * keep the complexity of the search down.
1931          */
1932         nodes = node_online_map;
1933         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1934                 unsigned long max_faults = 0;
1935                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1936                 int a, b;
1937
1938                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1939                 if (!find_numa_distance(dist))
1940                         continue;
1941
1942                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1943                         unsigned long faults = 0;
1944                         nodemask_t this_group;
1945                         nodes_clear(this_group);
1946
1947                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1948                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1949                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1950                                         faults += group_faults(p, b);
1951                                         node_set(b, this_group);
1952                                         node_clear(b, nodes);
1953                                 }
1954                         }
1955
1956                         /* Remember the top group. */
1957                         if (faults > max_faults) {
1958                                 max_faults = faults;
1959                                 max_group = this_group;
1960                                 /*
1961                                  * subtle: at the smallest distance there is
1962                                  * just one node left in each "group", the
1963                                  * winner is the preferred nid.
1964                                  */
1965                                 nid = a;
1966                         }
1967                 }
1968                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1969                 if (!max_faults)
1970                         break;
1971                 nodes = max_group;
1972         }
1973         return nid;
1974 }
1975
1976 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1977 {
1978         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1979         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1980         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1981         unsigned long total_faults;
1982         u64 runtime, period;
1983         spinlock_t *group_lock = NULL;
1984
1985         /*
1986          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1987          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1988          * that the field is read in a single access:
1989          */
1990         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1991         if (p->numa_scan_seq == seq)
1992                 return;
1993         p->numa_scan_seq = seq;
1994         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1995
1996         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1997                        p->numa_faults_locality[1];
1998         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1999
2000         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2001         if (p->numa_group) {
2002                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2003                 spin_lock_irq(group_lock);
2004         }
2005
2006         /* Find the node with the highest number of faults */
2007         for_each_online_node(nid) {
2008                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2009                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2010                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2011                 int priv;
2012
2013                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2014                         long diff, f_diff, f_weight;
2015
2016                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2017                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2018                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2019                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2020
2021                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2022                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2023                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2024                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2025
2026                         /*
2027                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2028                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2029                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2030                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2031                          * faults are less important.
2032                          */
2033                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2034                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2035                                    (total_faults + 1);
2036                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2037                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2038
2039                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2040                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2041                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2042                         p->total_numa_faults += diff;
2043                         if (p->numa_group) {
2044                                 /*
2045                                  * safe because we can only change our own group
2046                                  *
2047                                  * mem_idx represents the offset for a given
2048                                  * nid and priv in a specific region because it
2049                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2050                                  */
2051                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2052                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2053                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2054                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2055                         }
2056                 }
2057
2058                 if (faults > max_faults) {
2059                         max_faults = faults;
2060                         max_nid = nid;
2061                 }
2062
2063                 if (group_faults > max_group_faults) {
2064                         max_group_faults = group_faults;
2065                         max_group_nid = nid;
2066                 }
2067         }
2068
2069         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2070
2071         if (p->numa_group) {
2072                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
2073                 spin_unlock_irq(group_lock);
2074                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2075         }
2076
2077         if (max_faults) {
2078                 /* Set the new preferred node */
2079                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2080                         sched_setnuma(p, max_nid);
2081
2082                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2083                         numa_migrate_preferred(p);
2084         }
2085 }
2086
2087 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2088 {
2089         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2090 }
2091
2092 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2093 {
2094         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2095                 kfree_rcu(grp, rcu);
2096 }
2097
2098 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2099                         int *priv)
2100 {
2101         struct numa_group *grp, *my_grp;
2102         struct task_struct *tsk;
2103         bool join = false;
2104         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2105         int i;
2106
2107         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2108                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2109                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2110
2111                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2112                 if (!grp)
2113                         return;
2114
2115                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2116                 spin_lock_init(&grp->lock);
2117                 grp->gid = p->pid;
2118                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2119                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2120                                                 nr_node_ids;
2121
2122                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
2123
2124                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2125                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2126
2127                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2128
2129                 grp->nr_tasks++;
2130                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2131         }
2132
2133         rcu_read_lock();
2134         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2135
2136         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2137                 goto no_join;
2138
2139         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2140         if (!grp)
2141                 goto no_join;
2142
2143         my_grp = p->numa_group;
2144         if (grp == my_grp)
2145                 goto no_join;
2146
2147         /*
2148          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2149          * the other task will join us.
2150          */
2151         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2152                 goto no_join;
2153
2154         /*
2155          * Tie-break on the grp address.
2156          */
2157         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2158                 goto no_join;
2159
2160         /* Always join threads in the same process. */
2161         if (tsk->mm == current->mm)
2162                 join = true;
2163
2164         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2165         if (flags & TNF_SHARED)
2166                 join = true;
2167
2168         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2169         *priv = !join;
2170
2171         if (join && !get_numa_group(grp))
2172                 goto no_join;
2173
2174         rcu_read_unlock();
2175
2176         if (!join)
2177                 return;
2178
2179         BUG_ON(irqs_disabled());
2180         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2181
2182         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2183                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2184                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2185         }
2186         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2187         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2188
2189         my_grp->nr_tasks--;
2190         grp->nr_tasks++;
2191
2192         spin_unlock(&my_grp->lock);
2193         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2194
2195         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2196
2197         put_numa_group(my_grp);
2198         return;
2199
2200 no_join:
2201         rcu_read_unlock();
2202         return;
2203 }
2204
2205 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2206 {
2207         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2208         void *numa_faults = p->numa_faults;
2209         unsigned long flags;
2210         int i;
2211
2212         if (grp) {
2213                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2214                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2215                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2216                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2217
2218                 grp->nr_tasks--;
2219                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2220                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2221                 put_numa_group(grp);
2222         }
2223
2224         p->numa_faults = NULL;
2225         kfree(numa_faults);
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2230  */
2231 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2232 {
2233         struct task_struct *p = current;
2234         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2235         int cpu_node = task_node(current);
2236         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2237         int priv;
2238
2239         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2240                 return;
2241
2242         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2243         if (!p->mm)
2244                 return;
2245
2246         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2247         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2248                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2249                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2250
2251                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2252                 if (!p->numa_faults)
2253                         return;
2254
2255                 p->total_numa_faults = 0;
2256                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2257         }
2258
2259         /*
2260          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2261          * to be private if the accessing pid has not changed
2262          */
2263         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2264                 priv = 1;
2265         } else {
2266                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2267                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2268                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2269         }
2270
2271         /*
2272          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2273          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2274          * actively using should be counted as local. This allows the
2275          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2276          */
2277         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2278                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2279                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2280                 local = 1;
2281
2282         task_numa_placement(p);
2283
2284         /*
2285          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2286          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2287          */
2288         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2289                 numa_migrate_preferred(p);
2290
2291         if (migrated)
2292                 p->numa_pages_migrated += pages;
2293         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2294                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2295
2296         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2297         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2298         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2299 }
2300
2301 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2302 {
2303         /*
2304          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2305          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2306          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2307          * much of an issue though, since this is just used for
2308          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2309          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2310          */
2311         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2312         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2317  * Triggered from task_tick_numa().
2318  */
2319 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2320 {
2321         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2322         struct task_struct *p = current;
2323         struct mm_struct *mm = p->mm;
2324         struct vm_area_struct *vma;
2325         unsigned long start, end;
2326         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2327         long pages, virtpages;
2328
2329         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2330
2331         work->next = work; /* protect against double add */
2332         /*
2333          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2334          *
2335          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2336          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2337          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2338          * work.
2339          */
2340         if (p->flags & PF_EXITING)
2341                 return;
2342
2343         if (!mm->numa_next_scan) {
2344                 mm->numa_next_scan = now +
2345                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2346         }
2347
2348         /*
2349          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2350          */
2351         migrate = mm->numa_next_scan;
2352         if (time_before(now, migrate))
2353                 return;
2354
2355         if (p->numa_scan_period == 0) {
2356                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2357                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2358         }
2359
2360         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2361         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2362                 return;
2363
2364         /*
2365          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2366          * the next time around.
2367          */
2368         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2369
2370         start = mm->numa_scan_offset;
2371         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2372         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2373         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2374         if (!pages)
2375                 return;
2376
2377
2378         down_read(&mm->mmap_sem);
2379         vma = find_vma(mm, start);
2380         if (!vma) {
2381                 reset_ptenuma_scan(p);
2382                 start = 0;
2383                 vma = mm->mmap;
2384         }
2385         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2386                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2387                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2388                         continue;
2389                 }
2390
2391                 /*
2392                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2393                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2394                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2395                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2396                  */
2397                 if (!vma->vm_mm ||
2398                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2399                         continue;
2400
2401                 /*
2402                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2403                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2404                  */
2405                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2406                         continue;
2407
2408                 do {
2409                         start = max(start, vma->vm_start);
2410                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2411                         end = min(end, vma->vm_end);
2412                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2413
2414                         /*
2415                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2416                          * hpages that have at least one present PTE that
2417                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2418                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2419                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2420                          * areas faster.
2421                          */
2422                         if (nr_pte_updates)
2423                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2424                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2425
2426                         start = end;
2427                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2428                                 goto out;
2429
2430                         cond_resched();
2431                 } while (end != vma->vm_end);
2432         }
2433
2434 out:
2435         /*
2436          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2437          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2438          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2439          * scanner to the start so check it now.
2440          */
2441         if (vma)
2442                 mm->numa_scan_offset = start;
2443         else
2444                 reset_ptenuma_scan(p);
2445         up_read(&mm->mmap_sem);
2446 }
2447
2448 /*
2449  * Drive the periodic memory faults..
2450  */
2451 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2452 {
2453         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2454         u64 period, now;
2455
2456         /*
2457          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2458          */
2459         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2460                 return;
2461
2462         /*
2463          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2464          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2465          * task needs to have done some actual work before we bother with
2466          * NUMA placement.
2467          */
2468         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2469         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2470
2471         if (now > curr->node_stamp + period) {
2472                 if (!curr->node_stamp)
2473                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2474                 curr->node_stamp += period;
2475
2476                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2477                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2478                         task_work_add(curr, work, true);
2479                 }
2480         }
2481 }
2482 #else
2483 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2484 {
2485 }
2486
2487 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2488 {
2489 }
2490
2491 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2492 {
2493 }
2494 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2495
2496 static void
2497 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2498 {
2499         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2500         if (!parent_entity(se))
2501                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2502 #ifdef CONFIG_SMP
2503         if (entity_is_task(se)) {
2504                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2505
2506                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2507                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2508         }
2509 #endif
2510         cfs_rq->nr_running++;
2511 }
2512
2513 static void
2514 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2515 {
2516         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2517         if (!parent_entity(se))
2518                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2519         if (entity_is_task(se)) {
2520                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2521                 list_del_init(&se->group_node);
2522         }
2523         cfs_rq->nr_running--;
2524 }
2525
2526 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2527 # ifdef CONFIG_SMP
2528 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2529 {
2530         long tg_weight;
2531
2532         /*
2533          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2534          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2535          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2536          */
2537         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2538         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2539         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2540
2541         return tg_weight;
2542 }
2543
2544 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2545 {
2546         long tg_weight, load, shares;
2547
2548         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2549         load = cfs_rq->load.weight;
2550
2551         shares = (tg->shares * load);
2552         if (tg_weight)
2553                 shares /= tg_weight;
2554
2555         if (shares < MIN_SHARES)
2556                 shares = MIN_SHARES;
2557         if (shares > tg->shares)
2558                 shares = tg->shares;
2559
2560         return shares;
2561 }
2562 # else /* CONFIG_SMP */
2563 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2564 {
2565         return tg->shares;
2566 }
2567 # endif /* CONFIG_SMP */
2568 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2569                             unsigned long weight)
2570 {
2571         if (se->on_rq) {
2572                 /* commit outstanding execution time */
2573                 if (cfs_rq->curr == se)
2574                         update_curr(cfs_rq);
2575                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2576         }
2577
2578         update_load_set(&se->load, weight);
2579
2580         if (se->on_rq)
2581                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2582 }
2583
2584 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2585
2586 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2587 {
2588         struct task_group *tg;
2589         struct sched_entity *se;
2590         long shares;
2591
2592         tg = cfs_rq->tg;
2593         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2594         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2595                 return;
2596 #ifndef CONFIG_SMP
2597         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2598                 return;
2599 #endif
2600         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2601
2602         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2603 }
2604 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2605 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2606 {
2607 }
2608 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2609
2610 #ifdef CONFIG_SMP
2611 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2612 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2613         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2614         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2615         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2616         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2617         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2618         0x85aac367, 0x82cd8698,
2619 };
2620
2621 /*
2622  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2623  * over-estimates when re-combining.
2624  */
2625 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2626             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2627          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2628         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2629 };
2630
2631 /*
2632  * Approximate:
2633  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2634  */
2635 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2636 {
2637         unsigned int local_n;
2638
2639         if (!n)
2640                 return val;
2641         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2642                 return 0;
2643
2644         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2645         local_n = n;
2646
2647         /*
2648          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2649          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2650          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2651          *
2652          * To achieve constant time decay_load.
2653          */
2654         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2655                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2656                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2657         }
2658
2659         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2660         return val;
2661 }
2662
2663 /*
2664  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2665  * average will be: \Sum 1024*y^n
2666  *
2667  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2668  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2669  */
2670 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2671 {
2672         u32 contrib = 0;
2673
2674         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2675                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2676         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2677                 return LOAD_AVG_MAX;
2678
2679         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2680         do {
2681                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2682                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2683
2684                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2685         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2686
2687         contrib = decay_load(contrib, n);
2688         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2689 }
2690
2691 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2692 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2693 #endif
2694
2695 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2696
2697 /*
2698  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2699  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2700  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2701  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2702  *
2703  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2704  *      p0            p1           p2
2705  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2706  *
2707  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2708  *
2709  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2710  * following representation of historical load:
2711  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2712  *
2713  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2714  *   y^32 = 0.5
2715  *
2716  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2717  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2718  * (u_0).
2719  *
2720  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2721  * sum again by y is sufficient to update:
2722  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2723  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2724  */
2725 static __always_inline int
2726 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2727                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2728 {
2729         u64 delta, scaled_delta, periods;
2730         u32 contrib;
2731         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2732         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2733
2734         delta = now - sa->last_update_time;
2735         /*
2736          * This should only happen when time goes backwards, which it
2737          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2738          */
2739         if ((s64)delta < 0) {
2740                 sa->last_update_time = now;
2741                 return 0;
2742         }
2743
2744         /*
2745          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2746          * approximation of 1us and fast to compute.
2747          */
2748         delta >>= 10;
2749         if (!delta)
2750                 return 0;
2751         sa->last_update_time = now;
2752
2753         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2754         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2755         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2756
2757         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2758         delta_w = sa->period_contrib;
2759         if (delta + delta_w >= 1024) {
2760                 decayed = 1;
2761
2762                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2763                 sa->period_contrib = 0;
2764
2765                 /*
2766                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2767                  * out how much from delta we need to complete the current
2768                  * period and accrue it.
2769                  */
2770                 delta_w = 1024 - delta_w;
2771                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2774                         if (cfs_rq) {
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2776                                                 weight * scaled_delta_w;
2777                         }
2778                 }
2779                 if (running)
2780                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2781
2782                 delta -= delta_w;
2783
2784                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2785                 periods = delta / 1024;
2786                 delta %= 1024;
2787
2788                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2789                 if (cfs_rq) {
2790                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2791                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2792                 }
2793                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2794
2795                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2796                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2797                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2798                 if (weight) {
2799                         sa->load_sum += weight * contrib;
2800                         if (cfs_rq)
2801                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2802                 }
2803                 if (running)
2804                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2805         }
2806
2807         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2808         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2809         if (weight) {
2810                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2811                 if (cfs_rq)
2812                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2813         }
2814         if (running)
2815                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2816
2817         sa->period_contrib += delta;
2818
2819         if (decayed) {
2820                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2821                 if (cfs_rq) {
2822                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2823                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2824                 }
2825                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2826         }
2827
2828         return decayed;
2829 }
2830
2831 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2832 /**
2833  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2834  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2835  * @force: update regardless of how small the difference
2836  *
2837  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2838  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2839  * considerations.
2840  *
2841  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2842  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2843  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2844  *
2845  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2846  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2847  */
2848 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2849 {
2850         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2851
2852         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2853                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2854                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2855         }
2856 }
2857
2858 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2859 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2860 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2861
2862 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2863 {
2864         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2865                 /*
2866                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2867                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2868                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2869                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2870                  * the next tick/schedule should update.
2871                  *
2872                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2873                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2874                  * number include things like RT tasks.
2875                  *
2876                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2877                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2878                  *
2879                  * See cpu_util().
2880                  */
2881                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2882         }
2883 }
2884
2885 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2886
2887 /*
2888  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2889  *
2890  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2891  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2892  * values.
2893  */
2894 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2895         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2896         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2897         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2898         res = var - val;                                        \
2899         if (res > var)                                          \
2900                 res = 0;                                        \
2901         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2902 } while (0)
2903
2904 /**
2905  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
2906  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
2907  * @cfs_rq: cfs_rq to update
2908  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
2909  *
2910  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
2911  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
2912  * post_init_entity_util_avg().
2913  *
2914  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
2915  *
2916  * Returns true if the load decayed or we removed load.
2917  *
2918  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
2919  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
2920  */
2921 static inline int
2922 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2923 {
2924         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2925         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
2926
2927         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2928                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2929                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2930                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2931                 removed = 1;
2932         }
2933
2934         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2935                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2936                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2937                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2938                 removed_util = 1;
2939         }
2940
2941         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2942                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2943
2944 #ifndef CONFIG_64BIT
2945         smp_wmb();
2946         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2947 #endif
2948
2949         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
2950         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
2951                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
2952
2953         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2954                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2955
2956         return decayed || removed;
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Optional action to be done while updating the load average
2961  */
2962 #define UPDATE_TG       0x1
2963 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
2964
2965 /* Update task and its cfs_rq load average */
2966 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
2967 {
2968         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2969         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2970         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2971
2972         /*
2973          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2974          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2975          */
2976         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD)) {
2977                 __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2978                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2979                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2980         }
2981
2982         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && (flags & UPDATE_TG))
2983                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2984
2985         if (entity_is_task(se))
2986                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2987 }
2988
2989 /**
2990  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
2991  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
2992  * @se: sched_entity to attach
2993  *
2994  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
2995  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
2996  */
2997 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2998 {
2999         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3000         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3001         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3002         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3003         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3004
3005         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3006 }
3007
3008 /**
3009  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3010  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3011  * @se: sched_entity to detach
3012  *
3013  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3014  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3015  */
3016 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3017 {
3018
3019         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3020         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3021         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3022         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3023
3024         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3025 }
3026
3027 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3028 static inline void
3029 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3030 {
3031         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3032
3033         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3034         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3035
3036         if (!sa->last_update_time) {
3037                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3038                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3039         }
3040 }
3041
3042 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3043 static inline void
3044 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3045 {
3046         cfs_rq->runnable_load_avg =
3047                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3048         cfs_rq->runnable_load_sum =
3049                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3050 }
3051
3052 #ifndef CONFIG_64BIT
3053 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3054 {
3055         u64 last_update_time_copy;
3056         u64 last_update_time;
3057
3058         do {
3059                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3060                 smp_rmb();
3061                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3062         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3063
3064         return last_update_time;
3065 }
3066 #else
3067 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3068 {
3069         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3070 }
3071 #endif
3072
3073 /*
3074  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3075  * the previous rq.
3076  */
3077 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3078 {
3079         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3080         u64 last_update_time;
3081
3082         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3083         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3088  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3089  */
3090 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3091 {
3092         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3093
3094         /*
3095          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3096          * from its (source) cfs_rq
3097          */
3098         if (se->avg.last_update_time == 0)
3099                 return;
3100
3101         sync_entity_load_avg(se);
3102         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3103         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3104 }
3105
3106 /*
3107  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
3108  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
3109  * be the only way to update the runnable statistic.
3110  */
3111 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
3112 {
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
3117  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
3118  * be the only way to update the runnable statistic.
3119  */
3120 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
3121 {
3122 }
3123
3124 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3125 {
3126         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3127 }
3128
3129 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3130 {
3131         return cfs_rq->avg.load_avg;
3132 }
3133
3134 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3135
3136 #else /* CONFIG_SMP */
3137
3138 static inline int
3139 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3140 {
3141         return 0;
3142 }
3143
3144 #define UPDATE_TG       0x0
3145 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3146
3147 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1){}
3148 static inline void
3149 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3150 static inline void
3151 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3152 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3153
3154 static inline void
3155 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3156 static inline void
3157 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3158
3159 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3160 {
3161         return 0;
3162 }
3163
3164 #endif /* CONFIG_SMP */
3165
3166 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3167 {
3168 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3169         struct task_struct *tsk = NULL;
3170
3171         if (entity_is_task(se))
3172                 tsk = task_of(se);
3173
3174         if (se->statistics.sleep_start) {
3175                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3176
3177                 if ((s64)delta < 0)
3178                         delta = 0;
3179
3180                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3181                         se->statistics.sleep_max = delta;
3182
3183                 se->statistics.sleep_start = 0;
3184                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3185
3186                 if (tsk) {
3187                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3188                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3189                 }
3190         }
3191         if (se->statistics.block_start) {
3192                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3193
3194                 if ((s64)delta < 0)
3195                         delta = 0;
3196
3197                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3198                         se->statistics.block_max = delta;
3199
3200                 se->statistics.block_start = 0;
3201                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3202
3203                 if (tsk) {
3204                         if (tsk->in_iowait) {
3205                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3206                                 se->statistics.iowait_count++;
3207                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3208                         }
3209
3210                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3211                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3212
3213                         /*
3214                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3215                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3216                          * amount of time that the task spent sleeping:
3217                          */
3218                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3219                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3220                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3221                                                 delta >> 20);
3222                         }
3223                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3224                 }
3225         }
3226 #endif
3227 }
3228
3229 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3230 {
3231 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3232         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3233
3234         if (d < 0)
3235                 d = -d;
3236
3237         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3238                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3239 #endif
3240 }
3241
3242 static void
3243 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3244 {
3245         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3246
3247         /*
3248          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3249          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3250          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3251          * stays open at the end.
3252          */
3253         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3254                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3255
3256         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3257         if (!initial) {
3258                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3259
3260                 /*
3261                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3262                  * for a gentler effect of sleepers:
3263                  */
3264                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3265                         thresh >>= 1;
3266
3267                 vruntime -= thresh;
3268         }
3269
3270         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3271         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3272 }
3273
3274 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3275
3276 static void
3277 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3278 {
3279         /*
3280          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3281          * through calling update_curr().
3282          */
3283         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3284                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3285
3286         /*
3287          * Update run-time statistics of the 'current'.
3288          */
3289         update_curr(cfs_rq);
3290         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3291         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3292         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3293         update_cfs_shares(cfs_rq);
3294
3295         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3296                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3297                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3298         }
3299
3300         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3301         check_spread(cfs_rq, se);
3302         if (se != cfs_rq->curr)
3303                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3304         se->on_rq = 1;
3305
3306         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3307                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3308                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3309         }
3310 }
3311
3312 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3313 {
3314         for_each_sched_entity(se) {
3315                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3316                 if (cfs_rq->last != se)
3317                         break;
3318
3319                 cfs_rq->last = NULL;
3320         }
3321 }
3322
3323 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3324 {
3325         for_each_sched_entity(se) {
3326                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3327                 if (cfs_rq->next != se)
3328                         break;
3329
3330                 cfs_rq->next = NULL;
3331         }
3332 }
3333
3334 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3335 {
3336         for_each_sched_entity(se) {
3337                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3338                 if (cfs_rq->skip != se)
3339                         break;
3340
3341                 cfs_rq->skip = NULL;
3342         }
3343 }
3344
3345 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3346 {
3347         if (cfs_rq->last == se)
3348                 __clear_buddies_last(se);
3349
3350         if (cfs_rq->next == se)
3351                 __clear_buddies_next(se);
3352
3353         if (cfs_rq->skip == se)
3354                 __clear_buddies_skip(se);
3355 }
3356
3357 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3358
3359 static void
3360 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3361 {
3362         /*
3363          * Update run-time statistics of the 'current'.
3364          */
3365         update_curr(cfs_rq);
3366         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3367         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3368
3369         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3370         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3371 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3372                 if (entity_is_task(se)) {
3373                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3374
3375                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3376                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3377                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3378                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3379                 }
3380 #endif
3381         }
3382
3383         clear_buddies(cfs_rq, se);
3384
3385         if (se != cfs_rq->curr)
3386                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3387         se->on_rq = 0;
3388         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3389
3390         /*
3391          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3392          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3393          * movement in our normalized position.
3394          */
3395         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3396                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3397
3398         /* return excess runtime on last dequeue */
3399         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3400
3401         update_min_vruntime(cfs_rq);
3402         update_cfs_shares(cfs_rq);
3403 }
3404
3405 /*
3406  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3407  */
3408 static void
3409 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3410 {
3411         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3412         struct sched_entity *se;
3413         s64 delta;
3414
3415         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3416         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3417         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3418                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3419                 /*
3420                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3421                  * re-elected due to buddy favours.
3422                  */
3423                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3424                 return;
3425         }
3426
3427         /*
3428          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3429          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3430          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3431          */
3432         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3433                 return;
3434
3435         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3436         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3437
3438         if (delta < 0)
3439                 return;
3440
3441         if (delta > ideal_runtime)
3442                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3443 }
3444
3445 static void
3446 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3447 {
3448         /* 'current' is not kept within the tree. */
3449         if (se->on_rq) {
3450                 /*
3451                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3452                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3453                  * runqueue.
3454                  */
3455                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3456                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3457                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3458         }
3459
3460         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3461         cfs_rq->curr = se;
3462 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3463         /*
3464          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3465          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3466          * when there are only lesser-weight tasks around):
3467          */
3468         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3469                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3470                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3471         }
3472 #endif
3473         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3474 }
3475
3476 static int
3477 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3478
3479 /*
3480  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3481  * 1) keep things fair between processes/task groups
3482  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3483  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3484  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3485  */
3486 static struct sched_entity *
3487 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3488 {
3489         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3490         struct sched_entity *se;
3491
3492         /*
3493          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3494          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3495          */
3496         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3497                 left = curr;
3498
3499         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3500
3501         /*
3502          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3503          * be done without getting too unfair.
3504          */
3505         if (cfs_rq->skip == se) {
3506                 struct sched_entity *second;
3507
3508                 if (se == curr) {
3509                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3510                 } else {
3511                         second = __pick_next_entity(se);
3512                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3513                                 second = curr;
3514                 }
3515
3516                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3517                         se = second;
3518         }
3519
3520         /*
3521          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3522          */
3523         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3524                 se = cfs_rq->last;
3525
3526         /*
3527          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3528          */
3529         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3530                 se = cfs_rq->next;
3531
3532         clear_buddies(cfs_rq, se);
3533
3534         return se;
3535 }
3536
3537 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3538
3539 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3540 {
3541         /*
3542          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3543          * was not called and update_curr() has to be done:
3544          */
3545         if (prev->on_rq)
3546                 update_curr(cfs_rq);
3547
3548         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3549         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3550
3551         check_spread(cfs_rq, prev);
3552         if (prev->on_rq) {
3553                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3554                 /* Put 'current' back into the tree. */
3555                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3556                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3557                 update_load_avg(prev, 0);
3558         }
3559         cfs_rq->curr = NULL;
3560 }
3561
3562 static void
3563 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3564 {
3565         /*
3566          * Update run-time statistics of the 'current'.
3567          */
3568         update_curr(cfs_rq);
3569
3570         /*
3571          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3572          */
3573         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3574         update_cfs_shares(cfs_rq);
3575
3576 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3577         /*
3578          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3579          * validating it and just reschedule.
3580          */
3581         if (queued) {
3582                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3583                 return;
3584         }
3585         /*
3586          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3587          */
3588         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3589                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3590                 return;
3591 #endif
3592
3593         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3594                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3595 }
3596
3597
3598 /**************************************************
3599  * CFS bandwidth control machinery
3600  */
3601
3602 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3603
3604 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3605 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3606
3607 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3608 {
3609         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3610 }
3611
3612 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3613 {
3614         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3615 }
3616
3617 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3618 {
3619         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3620 }
3621 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3622 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3623 {
3624         return true;
3625 }
3626
3627 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3628 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3629 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3630
3631 /*
3632  * default period for cfs group bandwidth.
3633  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3634  */
3635 static inline u64 default_cfs_period(void)
3636 {
3637         return 100000000ULL;
3638 }
3639
3640 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3641 {
3642         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3643 }
3644
3645 /*
3646  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3647  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3648  * additional synchronization around rq->lock.
3649  *
3650  * requires cfs_b->lock
3651  */
3652 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3653 {
3654         u64 now;
3655
3656         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3657                 return;
3658
3659         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3660         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3661         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3662 }
3663
3664 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3665 {
3666         return &tg->cfs_bandwidth;
3667 }
3668
3669 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3670 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3671 {
3672         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3673                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3674
3675         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3676 }
3677
3678 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3679 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3680 {
3681         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3682         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3683         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3684
3685         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3686         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3687
3688         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3689         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3690                 amount = min_amount;
3691         else {
3692                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3693
3694                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3695                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3696                         cfs_b->runtime -= amount;
3697                         cfs_b->idle = 0;
3698                 }
3699         }
3700         expires = cfs_b->runtime_expires;
3701         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3702
3703         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3704         /*
3705          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3706          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3707          * issued.
3708          */
3709         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3710                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3711
3712         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3713 }
3714
3715 /*
3716  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3717  * fact that rq->clock snapshots this value.
3718  */
3719 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3720 {
3721         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3722
3723         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3724         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3725                 return;
3726
3727         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3728                 return;
3729
3730         /*
3731          * If the local deadline has passed we have to consider the
3732          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3733          * has not truly expired.
3734          *
3735          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3736          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3737          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3738          * exact equality, so a partial write will still work.
3739          */
3740
3741         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3742                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3743                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3744         } else {
3745                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3746                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3747         }
3748 }
3749
3750 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3751 {
3752         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3753         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3754         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3755
3756         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3757                 return;
3758
3759         /*
3760          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3761          * hierarchy can be throttled
3762          */
3763         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3764                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3765 }
3766
3767 static __always_inline
3768 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3769 {
3770         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3771                 return;
3772
3773         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3774 }
3775
3776 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3777 {
3778         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3779 }
3780
3781 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3782 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3783 {
3784         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3789  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3790  * load-balance operations.
3791  */
3792 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3793                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3794 {
3795         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3796
3797         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3798         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3799
3800         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3801                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3802 }
3803
3804 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3805 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3806 {
3807         struct rq *rq = data;
3808         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3809
3810         cfs_rq->throttle_count--;
3811 #ifdef CONFIG_SMP
3812         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3813                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3814                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3815                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3816         }
3817 #endif
3818
3819         return 0;
3820 }
3821
3822 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3823 {
3824         struct rq *rq = data;
3825         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3826
3827         /* group is entering throttled state, stop time */
3828         if (!cfs_rq->throttle_count)
3829                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3830         cfs_rq->throttle_count++;
3831
3832         return 0;
3833 }
3834
3835 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3836 {
3837         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3838         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3839         struct sched_entity *se;
3840         long task_delta, dequeue = 1;
3841         bool empty;
3842
3843         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3844
3845         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3846         rcu_read_lock();
3847         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3848         rcu_read_unlock();
3849
3850         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3851         for_each_sched_entity(se) {
3852                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3853                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3854                 if (!se->on_rq)
3855                         break;
3856
3857                 if (dequeue)
3858                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3859                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3860
3861                 if (qcfs_rq->load.weight)
3862                         dequeue = 0;
3863         }
3864
3865         if (!se)
3866                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3867
3868         cfs_rq->throttled = 1;
3869         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3870         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3871         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3872
3873         /*
3874          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3875          * distribute_cfs_runtime will not see us
3876          */
3877         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3878
3879         /*
3880          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3881          * timer is running.
3882          */
3883         if (empty)
3884                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3885
3886         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3887 }
3888
3889 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3890 {
3891         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3892         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3893         struct sched_entity *se;
3894         int enqueue = 1;
3895         long task_delta;
3896
3897         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3898
3899         cfs_rq->throttled = 0;
3900
3901         update_rq_clock(rq);
3902
3903         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3904         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3905         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3906         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3907
3908         /* update hierarchical throttle state */
3909         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3910
3911         if (!cfs_rq->load.weight)
3912                 return;
3913
3914         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3915         for_each_sched_entity(se) {
3916                 if (se->on_rq)
3917                         enqueue = 0;
3918
3919                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3920                 if (enqueue)
3921                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3922                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3923
3924                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3925                         break;
3926         }
3927
3928         if (!se)
3929                 add_nr_running(rq, task_delta);
3930
3931         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3932         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3933                 resched_curr(rq);
3934 }
3935
3936 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3937                 u64 remaining, u64 expires)
3938 {
3939         struct cfs_rq *cfs_rq;
3940         u64 runtime;
3941         u64 starting_runtime = remaining;
3942
3943         rcu_read_lock();
3944         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3945                                 throttled_list) {
3946                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3947
3948                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3949                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3950                         goto next;
3951
3952                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3953                 if (runtime > remaining)
3954                         runtime = remaining;
3955                 remaining -= runtime;
3956
3957                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3958                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3959
3960                 /* we check whether we're throttled above */
3961                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3962                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3963
3964 next:
3965                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3966
3967                 if (!remaining)
3968                         break;
3969         }
3970         rcu_read_unlock();
3971
3972         return starting_runtime - remaining;
3973 }
3974
3975 /*
3976  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3977  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3978  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3979  * used to track this state.
3980  */
3981 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3982 {
3983         u64 runtime, runtime_expires;
3984         int throttled;
3985
3986         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3987         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3988                 goto out_deactivate;
3989
3990         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3991         cfs_b->nr_periods += overrun;
3992
3993         /*
3994          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3995          * we're going inactive then everything else can be deferred
3996          */
3997         if (cfs_b->idle && !throttled)
3998                 goto out_deactivate;
3999
4000         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4001
4002         if (!throttled) {
4003                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4004                 cfs_b->idle = 1;
4005                 return 0;
4006         }
4007
4008         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4009         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4010
4011         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4012
4013         /*
4014          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4015          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4016          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4017          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4018          * only by limited amounts in that extreme case.
4019          */
4020         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4021                 runtime = cfs_b->runtime;
4022                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4023                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4024                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4025                                                  runtime_expires);
4026                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4027
4028                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4029
4030                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4031         }
4032
4033         /*
4034          * While we are ensured activity in the period following an
4035          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4036          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4037          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4038          */
4039         cfs_b->idle = 0;
4040
4041         return 0;
4042
4043 out_deactivate:
4044         return 1;
4045 }
4046
4047 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4048 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4049 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4050 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4051 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4052 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4053
4054 /*
4055  * Are we near the end of the current quota period?
4056  *
4057  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4058  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4059  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4060  */
4061 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4062 {
4063         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4064         u64 remaining;
4065
4066         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4067         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4068                 return 1;
4069
4070         /* is a quota refresh about to occur? */
4071         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4072         if (remaining < min_expire)
4073                 return 1;
4074
4075         return 0;
4076 }
4077
4078 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4079 {
4080         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4081
4082         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4083         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4084                 return;
4085
4086         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4087                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4088                         HRTIMER_MODE_REL);
4089 }
4090
4091 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4092 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4093 {
4094         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4095         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4096
4097         if (slack_runtime <= 0)
4098                 return;
4099
4100         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4101         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4102             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4103                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4104
4105                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4106                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4107                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4108                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4109         }
4110         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4111
4112         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4113         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4114 }
4115
4116 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4117 {
4118         if (!cfs_bandwidth_used())
4119                 return;
4120
4121         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4122                 return;
4123
4124         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4125 }
4126
4127 /*
4128  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4129  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4130  */
4131 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4132 {
4133         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4134         u64 expires;
4135
4136         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4137         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4138         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4139                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4140                 return;
4141         }
4142
4143         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4144                 runtime = cfs_b->runtime;
4145
4146         expires = cfs_b->runtime_expires;
4147         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4148
4149         if (!runtime)
4150                 return;
4151
4152         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4153
4154         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4155         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4156                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4157         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4158 }
4159
4160 /*
4161  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4162  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4163  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4164  */
4165 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4166 {
4167         if (!cfs_bandwidth_used())
4168                 return;
4169
4170         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4171         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4172                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4173                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4174                 struct task_group *tg;
4175
4176                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4177
4178                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4179                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4180                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4181                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4182                                 break;
4183                 }
4184                 if (tg) {
4185                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4186                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4187                 }
4188         }
4189
4190         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4191         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4192                 return;
4193
4194         /* ensure the group is not already throttled */
4195         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4196                 return;
4197
4198         /* update runtime allocation */
4199         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4200         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4201                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4202 }
4203
4204 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4205 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4206 {
4207         if (!cfs_bandwidth_used())
4208                 return false;
4209
4210         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4211                 return false;
4212
4213         /*
4214          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4215          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4216          */
4217         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4218                 return true;
4219
4220         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4221         return true;
4222 }
4223
4224 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4225 {
4226         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4227                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4228
4229         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4230
4231         return HRTIMER_NORESTART;
4232 }
4233
4234 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4235 {
4236         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4237                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4238         int overrun;
4239         int idle = 0;
4240
4241         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4242         for (;;) {
4243                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4244                 if (!overrun)
4245                         break;
4246
4247                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4248         }
4249         if (idle)
4250                 cfs_b->period_active = 0;
4251         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4252
4253         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4254 }
4255
4256 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4257 {
4258         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4259         cfs_b->runtime = 0;
4260         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4261         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4262
4263         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4264         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4265         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4266         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4267         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4268 }
4269
4270 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4271 {
4272         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4273         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4274 }
4275
4276 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4277 {
4278         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4279
4280         if (!cfs_b->period_active) {
4281                 cfs_b->period_active = 1;
4282                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4283                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4284         }
4285 }
4286
4287 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4288 {
4289         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4290         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4291                 return;
4292
4293         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4294         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4295 }
4296
4297 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4298 {
4299         struct cfs_rq *cfs_rq;
4300
4301         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4302                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4303
4304                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4305                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4306                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4307         }
4308 }
4309
4310 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4311 {
4312         struct cfs_rq *cfs_rq;
4313
4314         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4315                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4316                         continue;
4317
4318                 /*
4319                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4320                  * there's some valid quota amount
4321                  */
4322                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4323                 /*
4324                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4325                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4326                  */
4327                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4328
4329                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4330                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4331         }
4332 }
4333
4334 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4335 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4336 {
4337         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4338 }
4339
4340 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4341 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4342 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4343 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4344
4345 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4346 {
4347         return 0;
4348 }
4349
4350 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4351 {
4352         return 0;
4353 }
4354
4355 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4356                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4357 {
4358         return 0;
4359 }
4360
4361 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4362
4363 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4364 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4365 #endif
4366
4367 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4368 {
4369         return NULL;
4370 }
4371 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4372 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4373 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4374
4375 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4376
4377 /**************************************************
4378  * CFS operations on tasks:
4379  */
4380
4381 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4382 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4383 {
4384         struct sched_entity *se = &p->se;
4385         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4386
4387         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4388
4389         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4390                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4391                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4392                 s64 delta = slice - ran;
4393
4394                 if (delta < 0) {
4395                         if (rq->curr == p)
4396                                 resched_curr(rq);
4397                         return;
4398                 }
4399                 hrtick_start(rq, delta);
4400         }
4401 }
4402
4403 /*
4404  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4405  * current task is from our class and nr_running is low enough
4406  * to matter.
4407  */
4408 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4409 {
4410         struct task_struct *curr = rq->curr;
4411
4412         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4413                 return;
4414
4415         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4416                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4417 }
4418 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4419 static inline void
4420 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4421 {
4422 }
4423
4424 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4425 {
4426 }
4427 #endif
4428
4429 #ifdef CONFIG_SMP
4430 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4431 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4432 #else
4433 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4434 #endif
4435
4436 #ifdef CONFIG_SMP
4437 static void update_capacity_of(int cpu)
4438 {
4439         unsigned long req_cap;
4440
4441         if (!sched_freq())
4442                 return;
4443
4444         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4445         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4446         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4447         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4448 }
4449 #endif
4450
4451 /*
4452  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4453  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4454  * then put the task into the rbtree:
4455  */
4456 static void
4457 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4458 {
4459         struct cfs_rq *cfs_rq;
4460         struct sched_entity *se = &p->se;
4461 #ifdef CONFIG_SMP
4462         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4463         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4464 #endif
4465
4466         /*
4467          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4468          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4469          * passed.
4470          */
4471         if (p->in_iowait)
4472                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4473
4474         for_each_sched_entity(se) {
4475                 if (se->on_rq)
4476                         break;
4477                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4478                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4479
4480                 /*
4481                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4482                  *
4483                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4484                  * post the final h_nr_running increment below.
4485                 */
4486                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4487                         break;
4488                 cfs_rq->h_nr_running++;
4489                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4490
4491                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4492         }
4493
4494         for_each_sched_entity(se) {
4495                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4496                 cfs_rq->h_nr_running++;
4497                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4498
4499                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4500                         break;
4501
4502                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4503                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4504         }
4505
4506         if (!se)
4507                 add_nr_running(rq, 1);
4508
4509 #ifdef CONFIG_SMP
4510
4511         /*
4512          * Update SchedTune accounting.
4513          *
4514          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4515          * boost value of the current task is accounted for in the
4516          * selection of the OPP.
4517          *
4518          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4519          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4520          * however:
4521          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4522          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4523          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4524          *    such a more complex solution.
4525          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4526          * also for throttled RQs.
4527          */
4528         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4529
4530         if (!se) {
4531                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4532                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4533                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4534                         rq->rd->overutilized = true;
4535                         trace_sched_overutilized(true);
4536                 }
4537
4538                 /*
4539                  * We want to potentially trigger a freq switch
4540                  * request only for tasks that are waking up; this is
4541                  * because we get here also during load balancing, but
4542                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4543                  * request after load balancing is done.
4544                  */
4545                 if (task_new || task_wakeup)
4546                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4547         }
4548
4549 #endif /* CONFIG_SMP */
4550         hrtick_update(rq);
4551 }
4552
4553 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4554
4555 /*
4556  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4557  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4558  * update the fair scheduling stats:
4559  */
4560 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4561 {
4562         struct cfs_rq *cfs_rq;
4563         struct sched_entity *se = &p->se;
4564         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4565
4566         for_each_sched_entity(se) {
4567                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4568                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4569
4570                 /*
4571                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4572                  *
4573                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4574                  * post the final h_nr_running decrement below.
4575                 */
4576                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4577                         break;
4578                 cfs_rq->h_nr_running--;
4579                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4580
4581                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4582                 if (cfs_rq->load.weight) {
4583                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4584                         se = parent_entity(se);
4585                         /*
4586                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4587                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4588                          */
4589                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4590                                 set_next_buddy(se);
4591                         break;
4592                 }
4593                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4594         }
4595
4596         for_each_sched_entity(se) {
4597                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4598                 cfs_rq->h_nr_running--;
4599                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4600
4601                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4602                         break;
4603
4604                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4605                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4606         }
4607
4608         if (!se)
4609                 sub_nr_running(rq, 1);
4610
4611 #ifdef CONFIG_SMP
4612
4613         /*
4614          * Update SchedTune accounting
4615          *
4616          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4617          * boost value of the current task is accounted for in the
4618          * selection of the OPP.
4619          */
4620         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4621
4622         if (!se) {
4623                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4624
4625                 /*
4626                  * We want to potentially trigger a freq switch
4627                  * request only for tasks that are going to sleep;
4628                  * this is because we get here also during load
4629                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4630                  * trigger as single request after load balancing is
4631                  * done.
4632                  */
4633                 if (task_sleep) {
4634                         if (rq->cfs.nr_running)
4635                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4636                         else if (sched_freq())
4637                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4638                 }
4639         }
4640
4641 #endif /* CONFIG_SMP */
4642
4643         hrtick_update(rq);
4644 }
4645
4646 #ifdef CONFIG_SMP
4647
4648 /*
4649  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4650  */
4651
4652 /*
4653  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4654  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4655  *
4656  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4657  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4658  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4659  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4660  *
4661  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4662  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4663  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4664  *
4665  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4666  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4667  * particular idx is approximated to be zero.
4668  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4669  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4670  * based on 128 point scale.
4671  * Example:
4672  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4673  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4674  *
4675  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4676  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4677  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4678  */
4679 #define DEGRADE_SHIFT           7
4680 static const unsigned char
4681                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4682 static const unsigned char
4683                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4684                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4685                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4686                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4687                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4688                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4689
4690 /*
4691  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4692  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4693  * adding any new load.
4694  */
4695 static unsigned long
4696 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4697 {
4698         int j = 0;
4699
4700         if (!missed_updates)
4701                 return load;
4702
4703         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4704                 return 0;
4705
4706         if (idx == 1)
4707                 return load >> missed_updates;
4708
4709         while (missed_updates) {
4710                 if (missed_updates % 2)
4711                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4712
4713                 missed_updates >>= 1;
4714                 j++;
4715         }
4716         return load;
4717 }
4718
4719 /*
4720  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4721  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4722  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4723  */
4724 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4725                               unsigned long pending_updates)
4726 {
4727         int i, scale;
4728
4729         this_rq->nr_load_updates++;
4730
4731         /* Update our load: */
4732         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4733         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4734                 unsigned long old_load, new_load;
4735
4736                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4737
4738                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4739                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4740                 new_load = this_load;
4741                 /*
4742                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4743                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4744                  * example.
4745                  */
4746                 if (new_load > old_load)
4747                         new_load += scale - 1;
4748
4749                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4750         }
4751
4752         sched_avg_update(this_rq);
4753 }
4754
4755 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4756 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4757 {
4758         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4759 }
4760
4761 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4762 /*
4763  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4764  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4765  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4766  *
4767  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4768  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4769  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4770  * (tick_nohz_idle_exit).
4771  *
4772  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4773  */
4774
4775 /*
4776  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4777  * idle balance.
4778  */
4779 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4780 {
4781         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4782         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4783         unsigned long pending_updates;
4784
4785         /*
4786          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4787          */
4788         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4789                 return;
4790
4791         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4792         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4793
4794         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4795 }
4796
4797 /*
4798  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4799  */
4800 void update_cpu_load_nohz(void)
4801 {
4802         struct rq *this_rq = this_rq();
4803         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4804         unsigned long pending_updates;
4805
4806         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4807                 return;
4808
4809         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4810         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4811         if (pending_updates) {
4812                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4813                 /*
4814                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4815                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4816                  */
4817                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4818         }
4819         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4820 }
4821 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4822
4823 /*
4824  * Called from scheduler_tick()
4825  */
4826 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4827 {
4828         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4829         /*
4830          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4831          */
4832         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4833         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4834 }
4835
4836 /*
4837  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4838  * according to the scheduling class and "nice" value.
4839  *
4840  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4841  * balance conservatively.
4842  */
4843 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4844 {
4845         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4846         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4847
4848         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4849                 return total;
4850
4851         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4852 }
4853
4854 /*
4855  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4856  * according to the scheduling class and "nice" value.
4857  */
4858 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4859 {
4860         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4861         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4862
4863         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4864                 return total;
4865
4866         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4867 }
4868
4869
4870 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4871 {
4872         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4873         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4874         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4875
4876         if (nr_running)
4877                 return load_avg / nr_running;
4878
4879         return 0;
4880 }
4881
4882 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4883 {
4884         /*
4885          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4886          * about the boundary, really active task won't care
4887          * about the loss.
4888          */
4889         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4890                 current->wakee_flips >>= 1;
4891                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4892         }
4893
4894         if (current->last_wakee != p) {
4895                 current->last_wakee = p;
4896                 current->wakee_flips++;
4897         }
4898 }
4899
4900 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4901 {
4902         struct sched_entity *se = &p->se;
4903         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4904         u64 min_vruntime;
4905
4906 #ifndef CONFIG_64BIT
4907         u64 min_vruntime_copy;
4908
4909         do {
4910                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4911                 smp_rmb();
4912                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4913         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4914 #else
4915         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4916 #endif
4917
4918         se->vruntime -= min_vruntime;
4919         record_wakee(p);
4920 }
4921
4922 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4923 /*
4924  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4925  *
4926  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4927  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4928  * can calculate the shift in shares.
4929  *
4930  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4931  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4932  * total group weight.
4933  *
4934  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4935  * distribution (s_i) using:
4936  *
4937  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4938  *
4939  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4940  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4941  * shares distribution (s_i):
4942  *
4943  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4944  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4945  *
4946  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4947  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4948  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4949  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4950  *
4951  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4952  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4953  *
4954  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4955  *
4956  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4957  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4958  * weight and shares distributions like:
4959  *
4960  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4961  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4962  *
4963  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4964  *
4965  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4966  *
4967  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4968  *
4969  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4970  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4971  * 4/7) times the weight of the group.
4972  */
4973 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4974 {
4975         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4976
4977         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4978                 return wl;
4979
4980         for_each_sched_entity(se) {
4981                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4982                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4983
4984                 tg = cfs_rq->tg;
4985
4986                 /*
4987                  * W = @wg + \Sum rw_j
4988                  */
4989                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4990
4991                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4992                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4993                 W += w;
4994
4995                 /*
4996                  * w = rw_i + @wl
4997                  */
4998                 w += wl;
4999
5000                 /*
5001                  * wl = S * s'_i; see (2)
5002                  */
5003                 if (W > 0 && w < W)
5004                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
5005                 else
5006                         wl = tg->shares;
5007
5008                 /*
5009                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5010                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5011                  * calc_cfs_shares().
5012                  */
5013                 if (wl < MIN_SHARES)
5014                         wl = MIN_SHARES;
5015
5016                 /*
5017                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5018                  */
5019                 wl -= se->avg.load_avg;
5020
5021                 /*
5022                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5023                  * the final effective load change on the root group. Since
5024                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5025                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5026                  * resulting from this level per the above.
5027                  */
5028                 wg = 0;
5029         }
5030
5031         return wl;
5032 }
5033 #else
5034
5035 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5036 {
5037         return wl;
5038 }
5039
5040 #endif
5041
5042 /*
5043  * Returns the current capacity of cpu after applying both
5044  * cpu and freq scaling.
5045  */
5046 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
5047 {
5048         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
5049                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
5050                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5051 }
5052
5053 static inline bool energy_aware(void)
5054 {
5055         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
5056 }
5057
5058 struct energy_env {
5059         struct sched_group      *sg_top;
5060         struct sched_group      *sg_cap;
5061         int                     cap_idx;
5062         int                     util_delta;
5063         int                     src_cpu;
5064         int                     dst_cpu;
5065         int                     energy;
5066         int                     payoff;
5067         struct task_struct      *task;
5068         struct {
5069                 int before;
5070                 int after;
5071                 int delta;
5072                 int diff;
5073         } nrg;
5074         struct {
5075                 int before;
5076                 int after;
5077                 int delta;
5078         } cap;
5079 };
5080
5081 /*
5082  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
5083  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
5084  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
5085  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
5086  *
5087  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
5088  *
5089  * the normalized util can be found using the specific capacity.
5090  *
5091  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
5092  *
5093  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
5094  */
5095 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
5096 {
5097         int util = __cpu_util(cpu, delta);
5098
5099         if (util >= capacity)
5100                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5101
5102         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
5103 }
5104
5105 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
5106 {
5107         if (cpu == eenv->src_cpu)
5108                 return -eenv->util_delta;
5109         if (cpu == eenv->dst_cpu)
5110                 return eenv->util_delta;
5111         return 0;
5112 }
5113
5114 static
5115 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
5116 {
5117         int i, delta;
5118         unsigned long max_util = 0;
5119
5120         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
5121                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
5122                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
5123         }
5124
5125         return max_util;
5126 }
5127
5128 /*
5129  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
5130  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
5131  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
5132  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
5133  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
5134  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
5135  * estimate (more busy).
5136  */
5137 static unsigned
5138 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5139 {
5140         int i, delta;
5141         unsigned long util_sum = 0;
5142         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
5143
5144         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5145                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
5146                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
5147         }
5148
5149         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
5150                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5151         return util_sum;
5152 }
5153
5154 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5155         const struct sched_group_energy * const sge)
5156 {
5157         int idx;
5158         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5159
5160         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5161                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
5162                         break;
5163         }
5164
5165         eenv->cap_idx = idx;
5166
5167         return idx;
5168 }
5169
5170 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
5171 {
5172         int i, state = INT_MAX;
5173
5174         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5175         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5176                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5177
5178         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5179         state++;
5180
5181         return state;
5182 }
5183
5184 /*
5185  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5186  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5187  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5188  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5189  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5190  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5191  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5192  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5193  */
5194 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5195 {
5196         struct sched_domain *sd;
5197         int cpu, total_energy = 0;
5198         struct cpumask visit_cpus;
5199         struct sched_group *sg;
5200
5201         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5202
5203         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5204
5205         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5206                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5207
5208                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5209
5210                 /*
5211                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5212                  * sched_group?
5213                  */
5214                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5215
5216                 if (!sd)
5217                         /*
5218                          * We most probably raced with hotplug; returning a
5219                          * wrong energy estimation is better than entering an
5220                          * infinite loop.
5221                          */
5222                         return -EINVAL;
5223
5224                 if (sd->parent)
5225                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5226
5227                 for_each_domain(cpu, sd) {
5228                         sg = sd->groups;
5229
5230                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5231                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5232                                 break;
5233
5234                         do {
5235                                 unsigned long group_util;
5236                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5237                                 int cap_idx, idle_idx;
5238
5239                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5240                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5241                                 else
5242                                         eenv->sg_cap = sg;
5243
5244                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5245
5246                                 if (sg->group_weight == 1) {
5247                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5248                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
5249                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5250                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5251                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5252                                         }
5253                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5254                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
5255                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5256                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5257                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5258                                         }
5259                                 }
5260
5261                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
5262                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5263                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
5264                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5265                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5266                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
5267                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5268
5269                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5270
5271                                 if (!sd->child)
5272                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5273
5274                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5275                                         goto next_cpu;
5276
5277                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5278                 }
5279 next_cpu:
5280                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5281                 continue;
5282         }
5283
5284         eenv->energy = total_energy;
5285         return 0;
5286 }
5287
5288 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5289 {
5290         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5291 }
5292
5293 /*
5294  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5295  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5296  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5297  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5298  * both are specified, the utilization is migrated.
5299  */
5300 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5301 {
5302         struct sched_domain *sd;
5303         struct sched_group *sg;
5304         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5305         int diff, margin;
5306
5307         struct energy_env eenv_before = {
5308                 .util_delta     = 0,
5309                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5310                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5311                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5312                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5313         };
5314
5315         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5316                 return 0;
5317
5318         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5319         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5320
5321         if (!sd)
5322                 return 0; /* Error */
5323
5324         sg = sd->groups;
5325
5326         do {
5327                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5328                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5329
5330                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5331                                 return 0; /* Invalid result abort */
5332                         energy_before += eenv_before.energy;
5333
5334                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5335                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5336                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5337
5338                         if (sched_group_energy(eenv))
5339                                 return 0; /* Invalid result abort */
5340                         energy_after += eenv->energy;
5341                 }
5342         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5343
5344         eenv->nrg.before = energy_before;
5345         eenv->nrg.after = energy_after;
5346         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5347         eenv->payoff = 0;
5348
5349         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5350                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5351                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5352                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5353                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5354
5355         /*
5356          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5357          */
5358
5359         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5360
5361         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5362
5363         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5364
5365         return eenv->nrg.diff;
5366 }
5367
5368 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5369
5370 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5371
5372 /*
5373  * System energy normalization
5374  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE],
5375  * corresponding to the specified energy variation.
5376  */
5377 static inline int
5378 normalize_energy(int energy_diff)
5379 {
5380         u32 normalized_nrg;
5381 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5382         int max_delta;
5383
5384         /* Check for boundaries */
5385         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5386         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5387         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5388 #endif
5389
5390         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5391         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5392
5393         /* Scale by energy magnitude */
5394         normalized_nrg <<= SCHED_LOAD_SHIFT;
5395
5396         /* Normalize on max energy for target platform */
5397         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5398                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5399
5400         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5401 }
5402
5403 static inline int
5404 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5405 {
5406         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5407         int nrg_delta;
5408
5409         /* Conpute "absolute" energy diff */
5410         __energy_diff(eenv);
5411
5412         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5413         if (boost == 0)
5414                 return eenv->nrg.diff;
5415
5416         /* Compute normalized energy diff */
5417         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5418         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5419
5420         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5421                         eenv->nrg.delta,
5422                         eenv->cap.delta,
5423                         eenv->task);
5424
5425         /*
5426          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5427          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5428          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5429          * function return a negative value each time the evaluation return a
5430          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5431          * a scheduling decision
5432          */
5433         return -eenv->payoff;
5434 }
5435 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5436 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5437 #endif
5438
5439 /*
5440  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5441  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5442  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5443  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5444  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5445  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5446  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5447  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5448  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5449  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5450  */
5451 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5452 {
5453         unsigned int master = current->wakee_flips;
5454         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5455         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5456
5457         if (master < slave)
5458                 swap(master, slave);
5459         if (slave < factor || master < slave * factor)
5460                 return 0;
5461         return 1;
5462 }
5463
5464 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5465                        int prev_cpu, int sync)
5466 {
5467         s64 this_load, load;
5468         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5469         int idx, this_cpu;
5470         struct task_group *tg;
5471         unsigned long weight;
5472         int balanced;
5473
5474         idx       = sd->wake_idx;
5475         this_cpu  = smp_processor_id();
5476         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5477         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5478
5479         /*
5480          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5481          * effect of the currently running task from the load
5482          * of the current CPU:
5483          */
5484         if (sync) {
5485                 tg = task_group(current);
5486                 weight = current->se.avg.load_avg;
5487
5488                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5489                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5490         }
5491
5492         tg = task_group(p);
5493         weight = p->se.avg.load_avg;
5494
5495         /*
5496          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5497          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5498          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5499          * about that, so that's good too.
5500          *
5501          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5502          * task to be woken on this_cpu.
5503          */
5504         this_eff_load = 100;
5505         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5506
5507         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5508         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5509
5510         if (this_load > 0) {
5511                 this_eff_load *= this_load +
5512                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5513
5514                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5515         }
5516
5517         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5518
5519         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5520
5521         if (!balanced)
5522                 return 0;
5523
5524         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5525         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5526
5527         return 1;
5528 }
5529
5530 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5531 {
5532 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5533         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5534                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5535                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5536         }
5537 #endif
5538         return p->se.avg.util_avg;
5539 }
5540
5541 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5542
5543 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5544 {
5545         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5546
5547         util += boosted_task_util(p);
5548
5549         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5550 }
5551
5552 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5553 {
5554         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5555         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5556
5557         if (capacity == max_capacity)
5558                 return true;
5559
5560         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5561                 return true;
5562
5563         return __task_fits(p, cpu, 0);
5564 }
5565
5566 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5567 {
5568         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5569 }
5570
5571 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5572
5573 static long
5574 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5575 {
5576         long long margin = 0;
5577
5578         /*
5579          * Signal proportional compensation (SPC)
5580          *
5581          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5582          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5583          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S), if B is positive
5584          *   M = B * S, if B is negative
5585          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5586          */
5587         if (boost >= 0) {
5588                 margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5589                 margin *= boost;
5590         } else
5591                 margin = -signal * boost;
5592         /*
5593          * Fast integer division by constant:
5594          *  Constant   :                 (C) = 100
5595          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5596          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5597          *
5598          * Thus:
5599          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5600          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5601          *
5602          *
5603          */
5604         margin  *= 1311;
5605         margin >>= 17;
5606
5607         if (boost < 0)
5608                 margin *= -1;
5609         return margin;
5610 }
5611
5612 static inline int
5613 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5614 {
5615         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5616
5617         if (boost == 0)
5618                 return 0;
5619
5620         return schedtune_margin(util, boost);
5621 }
5622
5623 static inline long
5624 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5625 {
5626         int boost = schedtune_task_boost(task);
5627         unsigned long util;
5628         long margin;
5629
5630         if (boost == 0)
5631                 return 0;
5632
5633         util = task_util(task);
5634         margin = schedtune_margin(util, boost);
5635
5636         return margin;
5637 }
5638
5639 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5640
5641 static inline int
5642 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5643 {
5644         return 0;
5645 }
5646
5647 static inline int
5648 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5649 {
5650         return 0;
5651 }
5652
5653 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5654
5655 unsigned long
5656 boosted_cpu_util(int cpu)
5657 {
5658         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5659         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5660
5661         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5662
5663         return util + margin;
5664 }
5665
5666 static inline unsigned long
5667 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5668 {
5669         unsigned long util = task_util(task);
5670         long margin = schedtune_task_margin(task);
5671
5672         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5673
5674         return util + margin;
5675 }
5676
5677 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5678
5679 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5680 {
5681         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5682 }
5683
5684 /*
5685  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5686  * domain.
5687  */
5688 static struct sched_group *
5689 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5690                   int this_cpu, int sd_flag)
5691 {
5692         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5693         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5694         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5695         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5696         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5697         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5698
5699         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5700                 load_idx = sd->wake_idx;
5701
5702         do {
5703                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
5704                 int local_group;
5705                 int i;
5706
5707                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5708                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5709                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5710                         continue;
5711
5712                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5713                                                sched_group_cpus(group));
5714
5715                 /*
5716                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5717                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5718                  */
5719                 avg_load = 0;
5720                 max_spare_cap = 0;
5721
5722                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5723                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5724                         if (local_group)
5725                                 load = source_load(i, load_idx);
5726                         else
5727                                 load = target_load(i, load_idx);
5728
5729                         avg_load += load;
5730
5731                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5732
5733                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5734                                 max_spare_cap = spare_cap;
5735                 }
5736
5737                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5738                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5739
5740                 if (local_group) {
5741                         this_load = avg_load;
5742                         this_spare = max_spare_cap;
5743                 } else {
5744                         if (avg_load < min_load) {
5745                                 min_load = avg_load;
5746                                 idlest = group;
5747                         }
5748
5749                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5750                                 most_spare = max_spare_cap;
5751                                 most_spare_sg = group;
5752                         }
5753                 }
5754         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5755
5756         /*
5757          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5758          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5759          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5760          * so we allow for some task stuffing by using
5761          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5762          */
5763         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5764             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
5765                 return NULL;
5766         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
5767                 return most_spare_sg;
5768
5769         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5770                 return NULL;
5771         return idlest;
5772 }
5773
5774 /*
5775  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5776  */
5777 static int
5778 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5779 {
5780         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5781         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5782         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5783         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5784         int shallowest_idle_cpu = -1;
5785         int i;
5786
5787         /* Check if we have any choice: */
5788         if (group->group_weight == 1)
5789                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5790
5791         /* Traverse only the allowed CPUs */
5792         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5793                 if (idle_cpu(i)) {
5794                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5795                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5796                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5797                                 /*
5798                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5799                                  * has the smallest exit latency irrespective
5800                                  * of any idle timestamp.
5801                                  */
5802                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5803                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5804                                 shallowest_idle_cpu = i;
5805                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5806                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5807                                 /*
5808                                  * If equal or no active idle state, then
5809                                  * the most recently idled CPU might have
5810                                  * a warmer cache.
5811                                  */
5812                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5813                                 shallowest_idle_cpu = i;
5814                         }
5815                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5816                         load = weighted_cpuload(i);
5817                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5818                                 min_load = load;
5819                                 least_loaded_cpu = i;
5820                         }
5821                 }
5822         }
5823
5824         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5825 }
5826
5827 /*
5828  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5829  */
5830 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5831 {
5832         struct sched_domain *sd;
5833         struct sched_group *sg;
5834         int best_idle_cpu = -1;
5835         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5836         unsigned long best_idle_capacity = ULONG_MAX;
5837
5838         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
5839                 if (idle_cpu(target))
5840                         return target;
5841
5842                 /*
5843                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5844                  */
5845                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5846                         return prev;
5847         }
5848
5849         /*
5850          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5851          */
5852         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5853         for_each_lower_domain(sd) {
5854                 sg = sd->groups;
5855                 do {
5856                         int i;
5857                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5858                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5859                                 goto next;
5860
5861                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
5862                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5863                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5864                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
5865                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
5866
5867                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
5868                                                 goto next;
5869
5870                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target))
5871                                                 return target;
5872
5873                                         if (idle_idx < best_idle_cstate &&
5874                                             capacity_orig <= best_idle_capacity) {
5875                                                 best_idle_cpu = i;
5876                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5877                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
5878                                         }
5879                                 }
5880                         } else {
5881                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5882                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
5883                                                 goto next;
5884                                 }
5885
5886                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5887                                         tsk_cpus_allowed(p));
5888                                 goto done;
5889                         }
5890 next:
5891                         sg = sg->next;
5892                 } while (sg != sd->groups);
5893         }
5894
5895         if (best_idle_cpu >= 0)
5896                 target = best_idle_cpu;
5897
5898 done:
5899         return target;
5900 }
5901
5902 static int start_cpu(bool boosted)
5903 {
5904         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
5905
5906         RCU_LOCKDEP_WARN(rcu_read_lock_sched_held(),
5907                            "sched RCU must be held");
5908
5909         return boosted ? rd->max_cap_orig_cpu : rd->min_cap_orig_cpu;
5910 }
5911
5912 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, bool boosted, bool prefer_idle)
5913 {
5914         int target_cpu = -1;
5915         unsigned long target_util = prefer_idle ? ULONG_MAX : 0;
5916         unsigned long backup_capacity = ULONG_MAX;
5917         int best_idle_cpu = -1;
5918         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5919         int backup_cpu = -1;
5920         unsigned long min_util = boosted_task_util(p);
5921         struct sched_domain *sd;
5922         struct sched_group *sg;
5923         int cpu = start_cpu(boosted);
5924
5925         if (cpu < 0)
5926                 return target_cpu;
5927
5928         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, cpu));
5929
5930         if (!sd)
5931                 return target_cpu;
5932
5933         sg = sd->groups;
5934
5935         do {
5936                 int i;
5937
5938                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5939                         unsigned long cur_capacity, new_util;
5940
5941                         if (!cpu_online(i))
5942                                 continue;
5943
5944                         /*
5945                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5946                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5947                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5948                          */
5949                         new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5950
5951                         /*
5952                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5953                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
5954                          * than the one required to boost the task.
5955                          */
5956                         new_util = max(min_util, new_util);
5957
5958                         if (new_util > capacity_orig_of(i))
5959                                 continue;
5960
5961 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5962                         if (walt_cpu_high_irqload(i))
5963                                 continue;
5964 #endif
5965
5966                         /*
5967                          * Unconditionally favoring tasks that prefer idle cpus to
5968                          * improve latency.
5969                          */
5970                         if (idle_cpu(i) && prefer_idle)
5971                                 return i;
5972
5973                         cur_capacity = capacity_curr_of(i);
5974
5975                         if (new_util < cur_capacity) {
5976                                 if (cpu_rq(i)->nr_running) {
5977                                         /*
5978                                          * Find a target cpu with the lowest/highest
5979                                          * utilization if prefer_idle/!prefer_idle.
5980                                          */
5981                                         if ((prefer_idle && target_util > new_util) ||
5982                                             (!prefer_idle && target_util < new_util)) {
5983                                                 target_util = new_util;
5984                                                 target_cpu = i;
5985                                         }
5986                                 } else if (!prefer_idle) {
5987                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5988
5989                                         if (best_idle_cpu < 0 ||
5990                                                 (sysctl_sched_cstate_aware &&
5991                                                         best_idle_cstate > idle_idx)) {
5992                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5993                                                 best_idle_cpu = i;
5994                                         }
5995                                 }
5996                         } else if (backup_capacity > cur_capacity) {
5997                                 /* Find a backup cpu with least capacity. */
5998                                 backup_capacity = cur_capacity;
5999                                 backup_cpu = i;
6000                         }
6001                 }
6002         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
6003
6004         if (target_cpu < 0)
6005                 target_cpu = best_idle_cpu >= 0 ? best_idle_cpu : backup_cpu;
6006
6007         return target_cpu;
6008 }
6009
6010 /*
6011  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
6012  * the waking task p removed.
6013  */
6014 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
6015 {
6016         unsigned long util, capacity;
6017
6018         /* Task has no contribution or is new */
6019         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
6020                 return cpu_util(cpu);
6021
6022         capacity = capacity_orig_of(cpu);
6023         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
6024
6025         return (util >= capacity) ? capacity : util;
6026 }
6027
6028 /*
6029  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
6030  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
6031  *
6032  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
6033  * BALANCE_WAKE sort things out.
6034  */
6035 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
6036 {
6037         long min_cap, max_cap;
6038
6039         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
6040         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
6041
6042         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
6043         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
6044                 return 0;
6045
6046         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
6047         sync_entity_load_avg(&p->se);
6048
6049         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
6050 }
6051
6052 static int select_energy_cpu_brute(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sync)
6053 {
6054         struct sched_domain *sd;
6055         int target_cpu = prev_cpu, tmp_target;
6056         bool boosted, prefer_idle;
6057
6058         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
6059                 int cpu = smp_processor_id();
6060
6061                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
6062                         return cpu;
6063         }
6064
6065         rcu_read_lock();
6066 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
6067         boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
6068         prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
6069 #else
6070         boosted = get_sysctl_sched_cfs_boost() > 0;
6071         prefer_idle = 0;
6072 #endif
6073
6074         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, prev_cpu));
6075         /* Find a cpu with sufficient capacity */
6076         tmp_target = find_best_target(p, boosted, prefer_idle);
6077
6078         if (!sd)
6079                 goto unlock;
6080         if (tmp_target >= 0) {
6081                 target_cpu = tmp_target;
6082                 if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu))
6083                         goto unlock;
6084         }
6085
6086         if (target_cpu != prev_cpu) {
6087                 struct energy_env eenv = {
6088                         .util_delta     = task_util(p),
6089                         .src_cpu        = prev_cpu,
6090                         .dst_cpu        = target_cpu,
6091                         .task           = p,
6092                 };
6093
6094                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
6095                 if (cpu_overutilized(prev_cpu))
6096                         goto unlock;
6097
6098                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
6099                         target_cpu = prev_cpu;
6100         }
6101
6102 unlock:
6103         rcu_read_unlock();
6104         return target_cpu;
6105 }
6106
6107 /*
6108  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6109  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6110  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6111  *
6112  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6113  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6114  *
6115  * Returns the target cpu number.
6116  *
6117  * preempt must be disabled.
6118  */
6119 static int
6120 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6121 {
6122         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6123         int cpu = smp_processor_id();
6124         int new_cpu = prev_cpu;
6125         int want_affine = 0;
6126         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6127
6128         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6129                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6130                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
6131
6132         if (energy_aware() && !(cpu_rq(prev_cpu)->rd->overutilized))
6133                 return select_energy_cpu_brute(p, prev_cpu, sync);
6134
6135         rcu_read_lock();
6136         for_each_domain(cpu, tmp) {
6137                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6138                         break;
6139
6140                 /*
6141                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6142                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6143                  */
6144                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6145                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6146                         affine_sd = tmp;
6147                         break;
6148                 }
6149
6150                 if (tmp->flags & sd_flag)
6151                         sd = tmp;
6152                 else if (!want_affine)
6153                         break;
6154         }
6155
6156         if (affine_sd) {
6157                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6158                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6159                         new_cpu = cpu;
6160         }
6161
6162         if (!sd) {
6163                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6164                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6165
6166         } else while (sd) {
6167                 struct sched_group *group;
6168                 int weight;
6169
6170                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6171                         sd = sd->child;
6172                         continue;
6173                 }
6174
6175                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6176                 if (!group) {
6177                         sd = sd->child;
6178                         continue;
6179                 }
6180
6181                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6182                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6183                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6184                         sd = sd->child;
6185                         continue;
6186                 }
6187
6188                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6189                 cpu = new_cpu;
6190                 weight = sd->span_weight;
6191                 sd = NULL;
6192                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6193                         if (weight <= tmp->span_weight)
6194                                 break;
6195                         if (tmp->flags & sd_flag)
6196                                 sd = tmp;
6197                 }
6198                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6199         }
6200         rcu_read_unlock();
6201
6202         return new_cpu;
6203 }
6204
6205 /*
6206  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6207  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6208  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6209  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6210  */
6211 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6212 {
6213         /*
6214          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6215          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6216          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6217          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6218          * load sounds not bad.
6219          */
6220         remove_entity_load_avg(&p->se);
6221
6222         /* Tell new CPU we are migrated */
6223         p->se.avg.last_update_time = 0;
6224
6225         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6226         p->se.exec_start = 0;
6227 }
6228
6229 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6230 {
6231         remove_entity_load_avg(&p->se);
6232 }
6233 #else
6234 #define task_fits_max(p, cpu) true
6235 #endif /* CONFIG_SMP */
6236
6237 static unsigned long
6238 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6239 {
6240         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6241
6242         /*
6243          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6244          * to virtual-time in his units.
6245          *
6246          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6247          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6248          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6249          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6250          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6251          *
6252          * This is especially important for buddies when the leftmost
6253          * task is higher priority than the buddy.
6254          */
6255         return calc_delta_fair(gran, se);
6256 }
6257
6258 /*
6259  * Should 'se' preempt 'curr'.
6260  *
6261  *             |s1
6262  *        |s2
6263  *   |s3
6264  *         g
6265  *      |<--->|c
6266  *
6267  *  w(c, s1) = -1
6268  *  w(c, s2) =  0
6269  *  w(c, s3) =  1
6270  *
6271  */
6272 static int
6273 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6274 {
6275         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6276
6277         if (vdiff <= 0)
6278                 return -1;
6279
6280         gran = wakeup_gran(curr, se);
6281         if (vdiff > gran)
6282                 return 1;
6283
6284         return 0;
6285 }
6286
6287 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6288 {
6289         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6290                 return;
6291
6292         for_each_sched_entity(se)
6293                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6294 }
6295
6296 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6297 {
6298         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6299                 return;
6300
6301         for_each_sched_entity(se)
6302                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6303 }
6304
6305 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6306 {
6307         for_each_sched_entity(se)
6308                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6309 }
6310
6311 /*
6312  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6313  */
6314 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6315 {
6316         struct task_struct *curr = rq->curr;
6317         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6318         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6319         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6320         int next_buddy_marked = 0;
6321
6322         if (unlikely(se == pse))
6323                 return;
6324
6325         /*
6326          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6327          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6328          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6329          * next-buddy nomination below.
6330          */
6331         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6332                 return;
6333
6334         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6335                 set_next_buddy(pse);
6336                 next_buddy_marked = 1;
6337         }
6338
6339         /*
6340          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6341          * wake up path.
6342          *
6343          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6344          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6345          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6346          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6347          * below.
6348          */
6349         if (test_tsk_need_resched(curr))
6350                 return;
6351
6352         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6353         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6354             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6355                 goto preempt;
6356
6357         /*
6358          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6359          * is driven by the tick):
6360          */
6361         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6362                 return;
6363
6364         find_matching_se(&se, &pse);
6365         update_curr(cfs_rq_of(se));
6366         BUG_ON(!pse);
6367         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6368                 /*
6369                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6370                  * triggering this preemption.
6371                  */
6372                 if (!next_buddy_marked)
6373                         set_next_buddy(pse);
6374                 goto preempt;
6375         }
6376
6377         return;
6378
6379 preempt:
6380         resched_curr(rq);
6381         /*
6382          * Only set the backward buddy when the current task is still
6383          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6384          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6385          * point, either of which can * drop the rq lock.
6386          *
6387          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6388          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6389          */
6390         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6391                 return;
6392
6393         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6394                 set_last_buddy(se);
6395 }
6396
6397 static struct task_struct *
6398 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6399 {
6400         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6401         struct sched_entity *se;
6402         struct task_struct *p;
6403         int new_tasks;
6404
6405 again:
6406 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6407         if (!cfs_rq->nr_running)
6408                 goto idle;
6409
6410         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6411                 goto simple;
6412
6413         /*
6414          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6415          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6416          *
6417          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6418          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6419          */
6420
6421         do {
6422                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6423
6424                 /*
6425                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6426                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6427                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6428                  * forget we've ever seen it.
6429                  */
6430                 if (curr) {
6431                         if (curr->on_rq)
6432                                 update_curr(cfs_rq);
6433                         else
6434                                 curr = NULL;
6435
6436                         /*
6437                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6438                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6439                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6440                          * be correct.
6441                          */
6442                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6443                                 goto simple;
6444                 }
6445
6446                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6447                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6448         } while (cfs_rq);
6449
6450         p = task_of(se);
6451
6452         /*
6453          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6454          * is a different task than we started out with, try and touch the
6455          * least amount of cfs_rqs.
6456          */
6457         if (prev != p) {
6458                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6459
6460                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6461                         int se_depth = se->depth;
6462                         int pse_depth = pse->depth;
6463
6464                         if (se_depth <= pse_depth) {
6465                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6466                                 pse = parent_entity(pse);
6467                         }
6468                         if (se_depth >= pse_depth) {
6469                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6470                                 se = parent_entity(se);
6471                         }
6472                 }
6473
6474                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6475                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6476         }
6477
6478         if (hrtick_enabled(rq))
6479                 hrtick_start_fair(rq, p);
6480
6481         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6482
6483         return p;
6484 simple:
6485         cfs_rq = &rq->cfs;
6486 #endif
6487
6488         if (!cfs_rq->nr_running)
6489                 goto idle;
6490
6491         put_prev_task(rq, prev);
6492
6493         do {
6494                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6495                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6496                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6497         } while (cfs_rq);
6498
6499         p = task_of(se);
6500
6501         if (hrtick_enabled(rq))
6502                 hrtick_start_fair(rq, p);
6503
6504         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6505
6506         return p;
6507
6508 idle:
6509         rq->misfit_task = 0;
6510         /*
6511          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6512          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6513          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6514          * re-start the picking loop.
6515          */
6516         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6517         new_tasks = idle_balance(rq);
6518         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6519         /*
6520          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6521          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6522          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6523          */
6524         if (new_tasks < 0)
6525                 return RETRY_TASK;
6526
6527         if (new_tasks > 0)
6528                 goto again;
6529
6530         return NULL;
6531 }
6532
6533 /*
6534  * Account for a descheduled task:
6535  */
6536 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6537 {
6538         struct sched_entity *se = &prev->se;
6539         struct cfs_rq *cfs_rq;
6540
6541         for_each_sched_entity(se) {
6542                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6543                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6544         }
6545 }
6546
6547 /*
6548  * sched_yield() is very simple
6549  *
6550  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6551  */
6552 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6553 {
6554         struct task_struct *curr = rq->curr;
6555         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6556         struct sched_entity *se = &curr->se;
6557
6558         /*
6559          * Are we the only task in the tree?
6560          */
6561         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6562                 return;
6563
6564         clear_buddies(cfs_rq, se);
6565
6566         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6567                 update_rq_clock(rq);
6568                 /*
6569                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6570                  */
6571                 update_curr(cfs_rq);
6572                 /*
6573                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6574                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6575                  * and double the fastpath cost.
6576                  */
6577                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6578         }
6579
6580         set_skip_buddy(se);
6581 }
6582
6583 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6584 {
6585         struct sched_entity *se = &p->se;
6586
6587         /* throttled hierarchies are not runnable */
6588         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6589                 return false;
6590
6591         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6592         set_next_buddy(se);
6593
6594         yield_task_fair(rq);
6595
6596         return true;
6597 }
6598
6599 #ifdef CONFIG_SMP
6600 /**************************************************
6601  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6602  *
6603  * BASICS
6604  *
6605  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6606  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6607  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6608  *
6609  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6610  *
6611  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6612  * W_i,0 is defined as:
6613  *
6614  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6615  *
6616  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6617  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6618  *
6619  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6620  * weight:
6621  *
6622  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6623  *
6624  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6625  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6626  * can also include other factors [XXX].
6627  *
6628  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6629  * directly from (1):
6630  *
6631  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6632  *
6633  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6634  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6635  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6636  *
6637  * [XXX expand on:
6638  *     - infeasible weights;
6639  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6640  *
6641  *
6642  * SCHED DOMAINS
6643  *
6644  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6645  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6646  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6647  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6648  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6649  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6650  * the groups.
6651  *
6652  * This yields:
6653  *
6654  *     log_2 n     1     n
6655  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6656  *     i = 0      2^i   2^i
6657  *                               `- size of each group
6658  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6659  *         |         `- freq
6660  *         `- sum over all levels
6661  *
6662  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6663  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6664  *
6665  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6666  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6667  *
6668  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6669  *
6670  *             log_2 n     
6671  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6672  *             k = 0
6673  *
6674  * And you'll find that:
6675  *
6676  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6677  *
6678  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6679  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6680  * of:
6681  *
6682  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6683  *
6684  *
6685  * WORK CONSERVING
6686  *
6687  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6688  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6689  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6690  *
6691  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6692  * time.
6693  *
6694  * [XXX more?]
6695  *
6696  *
6697  * CGROUPS
6698  *
6699  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6700  *
6701  *                                s_k,i
6702  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6703  *                                 S_k
6704  *
6705  * Where
6706  *
6707  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6708  *
6709  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6710  *
6711  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6712  * property.
6713  *
6714  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6715  *      rewrite all of this once again.]
6716  */ 
6717
6718 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6719
6720 enum fbq_type { regular, remote, all };
6721
6722 enum group_type {
6723         group_other = 0,
6724         group_misfit_task,
6725         group_imbalanced,
6726         group_overloaded,
6727 };
6728
6729 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6730 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6731 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6732 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6733
6734 struct lb_env {
6735         struct sched_domain     *sd;
6736
6737         struct rq               *src_rq;
6738         int                     src_cpu;
6739
6740         int                     dst_cpu;
6741         struct rq               *dst_rq;
6742
6743         struct cpumask          *dst_grpmask;
6744         int                     new_dst_cpu;
6745         enum cpu_idle_type      idle;
6746         long                    imbalance;
6747         unsigned int            src_grp_nr_running;
6748         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6749         struct cpumask          *cpus;
6750
6751         unsigned int            flags;
6752
6753         unsigned int            loop;
6754         unsigned int            loop_break;
6755         unsigned int            loop_max;
6756
6757         enum fbq_type           fbq_type;
6758         enum group_type         busiest_group_type;
6759         struct list_head        tasks;
6760 };
6761
6762 /*
6763  * Is this task likely cache-hot:
6764  */
6765 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6766 {
6767         s64 delta;
6768
6769         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6770
6771         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6772                 return 0;
6773
6774         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6775                 return 0;
6776
6777         /*
6778          * Buddy candidates are cache hot:
6779          */
6780         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6781                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6782                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6783                 return 1;
6784
6785         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6786                 return 1;
6787         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6788                 return 0;
6789
6790         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6791
6792         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6793 }
6794
6795 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6796 /*
6797  * Returns 1, if task migration degrades locality
6798  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6799  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6800  */
6801 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6802 {
6803         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6804         unsigned long src_faults, dst_faults;
6805         int src_nid, dst_nid;
6806
6807         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6808                 return -1;
6809
6810         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6811                 return -1;
6812
6813         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6814         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6815
6816         if (src_nid == dst_nid)
6817                 return -1;
6818
6819         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6820         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6821                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6822                         return 1;
6823                 else
6824                         return -1;
6825         }
6826
6827         /* Encourage migration to the preferred node. */
6828         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6829                 return 0;
6830
6831         if (numa_group) {
6832                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6833                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6834         } else {
6835                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6836                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6837         }
6838
6839         return dst_faults < src_faults;
6840 }
6841
6842 #else
6843 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6844                                              struct lb_env *env)
6845 {
6846         return -1;
6847 }
6848 #endif
6849
6850 /*
6851  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6852  */
6853 static
6854 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6855 {
6856         int tsk_cache_hot;
6857
6858         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6859
6860         /*
6861          * We do not migrate tasks that are:
6862          * 1) throttled_lb_pair, or
6863          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6864          * 3) running (obviously), or
6865          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6866          */
6867         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6868                 return 0;
6869
6870         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6871                 int cpu;
6872
6873                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6874
6875                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6876
6877                 /*
6878                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6879                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6880                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6881                  *
6882                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6883                  * one in current iteration.
6884                  */
6885                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6886                         return 0;
6887
6888                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6889                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6890                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6891                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6892                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6893                                 break;
6894                         }
6895                 }
6896
6897                 return 0;
6898         }
6899
6900         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6901         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6902
6903         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6904                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6905                 return 0;
6906         }
6907
6908         /*
6909          * Aggressive migration if:
6910          * 1) destination numa is preferred
6911          * 2) task is cache cold, or
6912          * 3) too many balance attempts have failed.
6913          */
6914         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6915         if (tsk_cache_hot == -1)
6916                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6917
6918         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6919             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6920                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6921                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6922                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6923                 }
6924                 return 1;
6925         }
6926
6927         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6928         return 0;
6929 }
6930
6931 /*
6932  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6933  */
6934 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6935 {
6936         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6937
6938         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6939         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6940         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6941         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6942         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6943 }
6944
6945 /*
6946  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6947  * part of active balancing operations within "domain".
6948  *
6949  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6950  */
6951 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6952 {
6953         struct task_struct *p, *n;
6954
6955         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6956
6957         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6958                 if (!can_migrate_task(p, env))
6959                         continue;
6960
6961                 detach_task(p, env);
6962
6963                 /*
6964                  * Right now, this is only the second place where
6965                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6966                  * so we can safely collect stats here rather than
6967                  * inside detach_tasks().
6968                  */
6969                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6970                 return p;
6971         }
6972         return NULL;
6973 }
6974
6975 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6976
6977 /*
6978  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6979  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6980  *
6981  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6982  */
6983 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6984 {
6985         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6986         struct task_struct *p;
6987         unsigned long load;
6988         int detached = 0;
6989
6990         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6991
6992         if (env->imbalance <= 0)
6993                 return 0;
6994
6995         while (!list_empty(tasks)) {
6996                 /*
6997                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6998                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6999                  */
7000                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
7001                         break;
7002
7003                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7004
7005                 env->loop++;
7006                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
7007                 if (env->loop > env->loop_max)
7008                         break;
7009
7010                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
7011                 if (env->loop > env->loop_break) {
7012                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
7013                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
7014                         break;
7015                 }
7016
7017                 if (!can_migrate_task(p, env))
7018                         goto next;
7019
7020                 load = task_h_load(p);
7021
7022                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
7023                         goto next;
7024
7025                 if ((load / 2) > env->imbalance)
7026                         goto next;
7027
7028                 detach_task(p, env);
7029                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
7030
7031                 detached++;
7032                 env->imbalance -= load;
7033
7034 #ifdef CONFIG_PREEMPT
7035                 /*
7036                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
7037                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
7038                  * the critical section.
7039                  */
7040                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7041                         break;
7042 #endif
7043
7044                 /*
7045                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
7046                  * weighted load.
7047                  */
7048                 if (env->imbalance <= 0)
7049                         break;
7050
7051                 continue;
7052 next:
7053                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
7054         }
7055
7056         /*
7057          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
7058          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
7059          * than inside detach_one_task().
7060          */
7061         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
7062
7063         return detached;
7064 }
7065
7066 /*
7067  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
7068  */
7069 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7070 {
7071         lockdep_assert_held(&rq->lock);
7072
7073         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
7074         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
7075         activate_task(rq, p, 0);
7076         check_preempt_curr(rq, p, 0);
7077 }
7078
7079 /*
7080  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
7081  * its new rq.
7082  */
7083 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7084 {
7085         raw_spin_lock(&rq->lock);
7086         attach_task(rq, p);
7087         /*
7088          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
7089          */
7090         update_capacity_of(cpu_of(rq));
7091         raw_spin_unlock(&rq->lock);
7092 }
7093
7094 /*
7095  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7096  * new rq.
7097  */
7098 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7099 {
7100         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7101         struct task_struct *p;
7102
7103         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
7104
7105         while (!list_empty(tasks)) {
7106                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7107                 list_del_init(&p->se.group_node);
7108
7109                 attach_task(env->dst_rq, p);
7110         }
7111
7112         /*
7113          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
7114          */
7115         update_capacity_of(env->dst_cpu);
7116
7117         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
7118 }
7119
7120 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7121 static void update_blocked_averages(int cpu)
7122 {
7123         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7124         struct cfs_rq *cfs_rq;
7125         unsigned long flags;
7126
7127         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7128         update_rq_clock(rq);
7129
7130         /*
7131          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7132          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7133          */
7134         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7135                 /* throttled entities do not contribute to load */
7136                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7137                         continue;
7138
7139                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
7140                                            true))
7141                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7142         }
7143         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7144 }
7145
7146 /*
7147  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7148  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7149  * group is a fraction of its parents load.
7150  */
7151 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7152 {
7153         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7154         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7155         unsigned long now = jiffies;
7156         unsigned long load;
7157
7158         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7159                 return;
7160
7161         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7162         for_each_sched_entity(se) {
7163                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7164                 cfs_rq->h_load_next = se;
7165                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7166                         break;
7167         }
7168
7169         if (!se) {
7170                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7171                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7172         }
7173
7174         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7175                 load = cfs_rq->h_load;
7176                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7177                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7178                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7179                 cfs_rq->h_load = load;
7180                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7181         }
7182 }
7183
7184 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7185 {
7186         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7187
7188         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7189         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7190                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7191 }
7192 #else
7193 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7194 {
7195         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7196         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7197         unsigned long flags;
7198
7199         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7200         update_rq_clock(rq);
7201         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7202         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7203 }
7204
7205 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7206 {
7207         return p->se.avg.load_avg;
7208 }
7209 #endif
7210
7211 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7212
7213 /*
7214  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7215  */
7216 struct sg_lb_stats {
7217         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7218         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7219         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7220         unsigned long load_per_task;
7221         unsigned long group_capacity;
7222         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7223         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7224         unsigned int idle_cpus;
7225         unsigned int group_weight;
7226         enum group_type group_type;
7227         int group_no_capacity;
7228         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7229 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7230         unsigned int nr_numa_running;
7231         unsigned int nr_preferred_running;
7232 #endif
7233 };
7234
7235 /*
7236  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7237  *               during load balancing.
7238  */
7239 struct sd_lb_stats {
7240         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7241         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7242         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7243         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7244         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7245
7246         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7247         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7248 };
7249
7250 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7251 {
7252         /*
7253          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7254          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7255          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7256          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7257          */
7258         *sds = (struct sd_lb_stats){
7259                 .busiest = NULL,
7260                 .local = NULL,
7261                 .total_load = 0UL,
7262                 .total_capacity = 0UL,
7263                 .busiest_stat = {
7264                         .avg_load = 0UL,
7265                         .sum_nr_running = 0,
7266                         .group_type = group_other,
7267                 },
7268         };
7269 }
7270
7271 /**
7272  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7273  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7274  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7275  *
7276  * Return: The load index.
7277  */
7278 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7279                                         enum cpu_idle_type idle)
7280 {
7281         int load_idx;
7282
7283         switch (idle) {
7284         case CPU_NOT_IDLE:
7285                 load_idx = sd->busy_idx;
7286                 break;
7287
7288         case CPU_NEWLY_IDLE:
7289                 load_idx = sd->newidle_idx;
7290                 break;
7291         default:
7292                 load_idx = sd->idle_idx;
7293                 break;
7294         }
7295
7296         return load_idx;
7297 }
7298
7299 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7300 {
7301         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7302         u64 total, used, age_stamp, avg;
7303         s64 delta;
7304
7305         /*
7306          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7307          * we read them once before doing sanity checks on them.
7308          */
7309         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7310         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7311         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7312
7313         if (unlikely(delta < 0))
7314                 delta = 0;
7315
7316         total = sched_avg_period() + delta;
7317
7318         used = div_u64(avg, total);
7319
7320         /*
7321          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7322          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7323          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7324          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7325          */
7326         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7327
7328         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7329                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7330
7331         return 1;
7332 }
7333
7334 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7335 {
7336         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7337         mcc->val = 0;
7338         mcc->cpu = -1;
7339 }
7340
7341 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7342 {
7343         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7344         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7345         struct max_cpu_capacity *mcc;
7346         unsigned long max_capacity;
7347         int max_cap_cpu;
7348         unsigned long flags;
7349
7350         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7351
7352         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7353
7354         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7355         max_capacity = mcc->val;
7356         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7357
7358         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7359             (max_capacity < capacity)) {
7360                 mcc->val = capacity;
7361                 mcc->cpu = cpu;
7362 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7363                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7364                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7365                                 cpu, capacity);
7366                 goto skip_unlock;
7367 #endif
7368         }
7369         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7370
7371 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7372         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7373         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7374
7375         if (!capacity)
7376                 capacity = 1;
7377
7378         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7379         sdg->sgc->capacity = capacity;
7380         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7381         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7382 }
7383
7384 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7385 {
7386         struct sched_domain *child = sd->child;
7387         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7388         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
7389         unsigned long interval;
7390
7391         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7392         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7393         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7394
7395         if (!child) {
7396                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7397                 return;
7398         }
7399
7400         capacity = 0;
7401         max_capacity = 0;
7402         min_capacity = ULONG_MAX;
7403
7404         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7405                 /*
7406                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7407                  * span the current group.
7408                  */
7409
7410                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7411                         struct sched_group_capacity *sgc;
7412                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7413
7414                         /*
7415                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7416                          * gets here before we've attached the domains to the
7417                          * runqueues.
7418                          *
7419                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7420                          * in update_cpu_capacity().
7421                          *
7422                          * This avoids capacity from being 0 and
7423                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7424                          */
7425                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7426                                 capacity += capacity_of(cpu);
7427                         } else {
7428                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7429                                 capacity += sgc->capacity;
7430                         }
7431
7432                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7433                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7434                 }
7435         } else  {
7436                 /*
7437                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7438                  * span the current group.
7439                  */ 
7440
7441                 group = child->groups;
7442                 do {
7443                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7444
7445                         capacity += sgc->capacity;
7446                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7447                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7448                         group = group->next;
7449                 } while (group != child->groups);
7450         }
7451
7452         sdg->sgc->capacity = capacity;
7453         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7454         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7455 }
7456
7457 /*
7458  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7459  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7460  * Return true is the capacity is reduced
7461  */
7462 static inline int
7463 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7464 {
7465         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7466                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7467 }
7468
7469 /*
7470  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7471  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7472  *
7473  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7474  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7475  * Something like:
7476  *
7477  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7478  *              *     * * *
7479  *
7480  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7481  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7482  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7483  *
7484  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7485  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7486  * moving tasks due to affinity constraints.
7487  *
7488  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7489  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7490  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7491  * to create an effective group imbalance.
7492  *
7493  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7494  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7495  * subtle and fragile situation.
7496  */
7497
7498 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7499 {
7500         return group->sgc->imbalance;
7501 }
7502
7503 /*
7504  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7505  * be used by some tasks.
7506  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7507  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7508  * available capacity for CFS tasks.
7509  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7510  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7511  * capacity in meaningful for the load balancer.
7512  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7513  * any benefit for the load balance.
7514  */
7515 static inline bool
7516 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7517 {
7518         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7519                 return true;
7520
7521         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7522                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7523                 return true;
7524
7525         return false;
7526 }
7527
7528 /*
7529  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7530  *  handle.
7531  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7532  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7533  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7534  *  false.
7535  */
7536 static inline bool
7537 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7538 {
7539         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7540                 return false;
7541
7542         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7543                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7544                 return true;
7545
7546         return false;
7547 }
7548
7549
7550 /*
7551  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7552  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7553  */
7554 static inline bool
7555 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7556 {
7557         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7558                                                         ref->sgc->max_capacity;
7559 }
7560
7561 static inline enum
7562 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7563                           struct sg_lb_stats *sgs)
7564 {
7565         if (sgs->group_no_capacity)
7566                 return group_overloaded;
7567
7568         if (sg_imbalanced(group))
7569                 return group_imbalanced;
7570
7571         if (sgs->group_misfit_task)
7572                 return group_misfit_task;
7573
7574         return group_other;
7575 }
7576
7577 /**
7578  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7579  * @env: The load balancing environment.
7580  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7581  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7582  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7583  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7584  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7585  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7586  */
7587 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7588                         struct sched_group *group, int load_idx,
7589                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7590                         bool *overload, bool *overutilized)
7591 {
7592         unsigned long load;
7593         int i, nr_running;
7594
7595         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7596
7597         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7598                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7599
7600                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7601                 if (local_group)
7602                         load = target_load(i, load_idx);
7603                 else
7604                         load = source_load(i, load_idx);
7605
7606                 sgs->group_load += load;
7607                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7608                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7609
7610                 nr_running = rq->nr_running;
7611                 if (nr_running > 1)
7612                         *overload = true;
7613
7614 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7615                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7616                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7617 #endif
7618                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7619                 /*
7620                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7621                  */
7622                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7623                         sgs->idle_cpus++;
7624
7625                 if (cpu_overutilized(i)) {
7626                         *overutilized = true;
7627                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7628                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7629                 }
7630         }
7631
7632         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7633         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7634         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7635
7636         if (sgs->sum_nr_running)
7637                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7638
7639         sgs->group_weight = group->group_weight;
7640
7641         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7642         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7643 }
7644
7645 /**
7646  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7647  * @env: The load balancing environment.
7648  * @sds: sched_domain statistics
7649  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7650  * @sgs: sched_group statistics
7651  *
7652  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7653  * busiest group.
7654  *
7655  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7656  * busiest group. %false otherwise.
7657  */
7658 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7659                                    struct sd_lb_stats *sds,
7660                                    struct sched_group *sg,
7661                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7662 {
7663         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7664
7665         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7666                 return true;
7667
7668         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7669                 return false;
7670
7671         /*
7672          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7673          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7674          */
7675         if (sgs->group_type == group_other &&
7676             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7677                 return false;
7678
7679         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7680                 return false;
7681
7682         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7683                 goto asym_packing;
7684
7685         /*
7686          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7687          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7688          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7689          * power/energy consequences are not considered.
7690          */
7691         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7692             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7693                 return false;
7694
7695 asym_packing:
7696         /* This is the busiest node in its class. */
7697         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7698                 return true;
7699
7700         /*
7701          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7702          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7703          * higher than ourself as busy.
7704          */
7705         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7706                 if (!sds->busiest)
7707                         return true;
7708
7709                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7710                         return true;
7711         }
7712
7713         return false;
7714 }
7715
7716 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7717 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7718 {
7719         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7720                 return regular;
7721         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7722                 return remote;
7723         return all;
7724 }
7725
7726 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7727 {
7728         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7729                 return regular;
7730         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7731                 return remote;
7732         return all;
7733 }
7734 #else
7735 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7736 {
7737         return all;
7738 }
7739
7740 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7741 {
7742         return regular;
7743 }
7744 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7745
7746 /**
7747  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7748  * @env: The load balancing environment.
7749  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7750  */
7751 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7752 {
7753         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7754         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7755         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7756         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7757         bool overload = false, overutilized = false;
7758
7759         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7760                 prefer_sibling = 1;
7761
7762         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7763
7764         do {
7765                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7766                 int local_group;
7767
7768                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7769                 if (local_group) {
7770                         sds->local = sg;
7771                         sgs = &sds->local_stat;
7772
7773                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7774                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7775                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7776                 }
7777
7778                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7779                                                 &overload, &overutilized);
7780
7781                 if (local_group)
7782                         goto next_group;
7783
7784                 /*
7785                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7786                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7787                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7788                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7789                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7790                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7791                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7792                  * the tasks on the system).
7793                  */
7794                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7795                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7796                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7797                         sgs->group_no_capacity = 1;
7798                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7799                 }
7800
7801                 /*
7802                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7803                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7804                  */
7805                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7806                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7807                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7808                         sgs->group_type = group_other;
7809
7810                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7811                         sds->busiest = sg;
7812                         sds->busiest_stat = *sgs;
7813                 }
7814
7815 next_group:
7816                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7817                 sds->total_load += sgs->group_load;
7818                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7819
7820                 sg = sg->next;
7821         } while (sg != env->sd->groups);
7822
7823         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7824                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7825
7826         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7827
7828         if (!env->sd->parent) {
7829                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7830                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7831                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7832
7833                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7834                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
7835                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7836                         trace_sched_overutilized(overutilized);
7837                 }
7838         } else {
7839                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
7840                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7841                         trace_sched_overutilized(true);
7842                 }
7843         }
7844
7845 }
7846
7847 /**
7848  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7849  *                      sched doman.
7850  *
7851  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7852  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7853  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7854  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7855  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7856  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7857  *
7858  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7859  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7860  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7861  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7862  * number.
7863  *
7864  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7865  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7866  *
7867  * @env: The load balancing environment.
7868  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7869  */
7870 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7871 {
7872         int busiest_cpu;
7873
7874         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7875                 return 0;
7876
7877         if (!sds->busiest)
7878                 return 0;
7879
7880         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7881         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7882                 return 0;
7883
7884         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7885                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7886                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7887
7888         return 1;
7889 }
7890
7891 /**
7892  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7893  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7894  *                      load balancing.
7895  * @env: The load balancing environment.
7896  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7897  */
7898 static inline
7899 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7900 {
7901         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7902         unsigned int imbn = 2;
7903         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7904         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7905
7906         local = &sds->local_stat;
7907         busiest = &sds->busiest_stat;
7908
7909         if (!local->sum_nr_running)
7910                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7911         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7912                 imbn = 1;
7913
7914         scaled_busy_load_per_task =
7915                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7916                 busiest->group_capacity;
7917
7918         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7919             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7920                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7921                 return;
7922         }
7923
7924         /*
7925          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7926          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7927          * moving them.
7928          */
7929
7930         capa_now += busiest->group_capacity *
7931                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7932         capa_now += local->group_capacity *
7933                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7934         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7935
7936         /* Amount of load we'd subtract */
7937         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7938                 capa_move += busiest->group_capacity *
7939                             min(busiest->load_per_task,
7940                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7941         }
7942
7943         /* Amount of load we'd add */
7944         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7945             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7946                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7947                       local->group_capacity;
7948         } else {
7949                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7950                       local->group_capacity;
7951         }
7952         capa_move += local->group_capacity *
7953                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7954         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7955
7956         /* Move if we gain throughput */
7957         if (capa_move > capa_now)
7958                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7959 }
7960
7961 /**
7962  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7963  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7964  * @env: load balance environment
7965  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7966  */
7967 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7968 {
7969         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7970         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7971
7972         local = &sds->local_stat;
7973         busiest = &sds->busiest_stat;
7974
7975         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7976                 /*
7977                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7978                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7979                  */
7980                 busiest->load_per_task =
7981                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7982         }
7983
7984         /*
7985          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7986          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7987          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7988          */
7989         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7990             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7991                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7992                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7993                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7994                         return;
7995                 }
7996
7997                 /*
7998                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7999                  * cycles to maximize throughput
8000                  */
8001                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8002                     local->group_type <= group_misfit_task) {
8003                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
8004                         return;
8005                 }
8006
8007                 env->imbalance = 0;
8008                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8009         }
8010
8011         /*
8012          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
8013          */
8014         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
8015             local->group_type   == group_overloaded) {
8016                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
8017                                         SCHED_LOAD_SCALE;
8018                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
8019                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
8020                 else
8021                         load_above_capacity = ~0UL;
8022         }
8023
8024         /*
8025          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
8026          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
8027          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
8028          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
8029          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
8030          * for the minimum possible imbalance.
8031          */
8032         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
8033
8034         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
8035         env->imbalance = min(
8036                 max_pull * busiest->group_capacity,
8037                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
8038         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
8039
8040         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
8041         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
8042                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
8043                                      busiest->group_misfit_task);
8044
8045         /*
8046          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
8047          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
8048          * a think about bumping its value to force at least one task to be
8049          * moved
8050          */
8051         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
8052                 return fix_small_imbalance(env, sds);
8053 }
8054
8055 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
8056
8057 /**
8058  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
8059  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
8060  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
8061  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
8062  * such a group exists.
8063  *
8064  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
8065  * to restore balance.
8066  *
8067  * @env: The load balancing environment.
8068  *
8069  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
8070  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
8071  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
8072  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
8073  */
8074 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
8075 {
8076         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
8077         struct sd_lb_stats sds;
8078
8079         init_sd_lb_stats(&sds);
8080
8081         /*
8082          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
8083          * this level.
8084          */
8085         update_sd_lb_stats(env, &sds);
8086
8087         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
8088                 goto out_balanced;
8089
8090         local = &sds.local_stat;
8091         busiest = &sds.busiest_stat;
8092
8093         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8094         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
8095             check_asym_packing(env, &sds))
8096                 return sds.busiest;
8097
8098         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8099         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8100                 goto out_balanced;
8101
8102         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8103                                                 / sds.total_capacity;
8104
8105         /*
8106          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8107          * work because they assume all things are equal, which typically
8108          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8109          */
8110         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8111                 goto force_balance;
8112
8113         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
8114         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8115             busiest->group_no_capacity)
8116                 goto force_balance;
8117
8118         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8119         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8120                 goto force_balance;
8121         }
8122
8123         /*
8124          * If the local group is busier than the selected busiest group
8125          * don't try and pull any tasks.
8126          */
8127         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8128                 goto out_balanced;
8129
8130         /*
8131          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8132          * average load.
8133          */
8134         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8135                 goto out_balanced;
8136
8137         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8138                 /*
8139                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8140                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8141                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8142                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8143                  * might end up to just move the imbalance on another group
8144                  */
8145                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8146                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
8147                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
8148                         goto out_balanced;
8149         } else {
8150                 /*
8151                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8152                  * imbalance_pct to be conservative.
8153                  */
8154                 if (100 * busiest->avg_load <=
8155                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8156                         goto out_balanced;
8157         }
8158
8159 force_balance:
8160         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
8161         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8162         calculate_imbalance(env, &sds);
8163         return sds.busiest;
8164
8165 out_balanced:
8166         env->imbalance = 0;
8167         return NULL;
8168 }
8169
8170 /*
8171  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8172  */
8173 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8174                                      struct sched_group *group)
8175 {
8176         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8177         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8178         int i;
8179
8180         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8181                 unsigned long capacity, wl;
8182                 enum fbq_type rt;
8183
8184                 rq = cpu_rq(i);
8185                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8186
8187                 /*
8188                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8189                  *  - regular: there are !numa tasks
8190                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8191                  *  - all:     there is no distinction
8192                  *
8193                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8194                  * ignore those when there's better options.
8195                  *
8196                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8197                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8198                  * queue by moving tasks around inside the node.
8199                  *
8200                  * If we cannot move enough load due to this classification
8201                  * the next pass will adjust the group classification and
8202                  * allow migration of more tasks.
8203                  *
8204                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8205                  */
8206                 if (rt > env->fbq_type)
8207                         continue;
8208
8209                 capacity = capacity_of(i);
8210
8211                 wl = weighted_cpuload(i);
8212
8213                 /*
8214                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8215                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8216                  */
8217
8218                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8219                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8220                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8221                         continue;
8222
8223                 /*
8224                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8225                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8226                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8227                  * potentially running at a lower capacity.
8228                  *
8229                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8230                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8231                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8232                  * our previous maximum.
8233                  */
8234                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8235                         busiest_load = wl;
8236                         busiest_capacity = capacity;
8237                         busiest = rq;
8238                 }
8239         }
8240
8241         return busiest;
8242 }
8243
8244 /*
8245  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8246  * so long as it is large enough.
8247  */
8248 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8249
8250 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8251 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8252
8253 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8254 {
8255         struct sched_domain *sd = env->sd;
8256
8257         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8258
8259                 /*
8260                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8261                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8262                  * lowest numbered CPUs.
8263                  */
8264                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8265                         return 1;
8266         }
8267
8268         /*
8269          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8270          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8271          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8272          * available on dst_cpu.
8273          */
8274         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8275             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8276                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8277                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8278                         return 1;
8279         }
8280
8281         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8282                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8283                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8284                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8285                         return 1;
8286         }
8287
8288         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8289 }
8290
8291 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8292
8293 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8294 {
8295         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8296         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8297         int cpu, balance_cpu = -1;
8298
8299         /*
8300          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8301          * to do the newly idle load balance.
8302          */
8303         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8304                 return 1;
8305
8306         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8307         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8308         /* Try to find first idle cpu */
8309         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8310                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8311                         continue;
8312
8313                 balance_cpu = cpu;
8314                 break;
8315         }
8316
8317         if (balance_cpu == -1)
8318                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8319
8320         /*
8321          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8322          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8323          */
8324         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8325 }
8326
8327 /*
8328  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8329  * tasks if there is an imbalance.
8330  */
8331 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8332                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8333                         int *continue_balancing)
8334 {
8335         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8336         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8337         struct sched_group *group;
8338         struct rq *busiest;
8339         unsigned long flags;
8340         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8341
8342         struct lb_env env = {
8343                 .sd             = sd,
8344                 .dst_cpu        = this_cpu,
8345                 .dst_rq         = this_rq,
8346                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8347                 .idle           = idle,
8348                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8349                 .cpus           = cpus,
8350                 .fbq_type       = all,
8351                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8352         };
8353
8354         /*
8355          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8356          * other cpus in our group
8357          */
8358         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8359                 env.dst_grpmask = NULL;
8360
8361         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8362
8363         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
8364
8365 redo:
8366         if (!should_we_balance(&env)) {
8367                 *continue_balancing = 0;
8368                 goto out_balanced;
8369         }
8370
8371         group = find_busiest_group(&env);
8372         if (!group) {
8373                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
8374                 goto out_balanced;
8375         }
8376
8377         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8378         if (!busiest) {
8379                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
8380                 goto out_balanced;
8381         }
8382
8383         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8384
8385         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8386
8387         env.src_cpu = busiest->cpu;
8388         env.src_rq = busiest;
8389
8390         ld_moved = 0;
8391         if (busiest->nr_running > 1) {
8392                 /*
8393                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8394                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8395                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8396                  * correctly treated as an imbalance.
8397                  */
8398                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8399                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8400
8401 more_balance:
8402                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8403
8404                 /*
8405                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8406                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8407                  */
8408                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8409                 /*
8410                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8411                  */
8412                 if (cur_ld_moved)
8413                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8414
8415                 /*
8416                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8417                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8418                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8419                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8420                  * See task_rq_lock() family for the details.
8421                  */
8422
8423                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8424
8425                 if (cur_ld_moved) {
8426                         attach_tasks(&env);
8427                         ld_moved += cur_ld_moved;
8428                 }
8429
8430                 local_irq_restore(flags);
8431
8432                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8433                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8434                         goto more_balance;
8435                 }
8436
8437                 /*
8438                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8439                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8440                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8441                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8442                  * sched_group.
8443                  *
8444                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8445                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8446                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8447                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8448                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8449                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8450                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8451                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8452                  * This however should not happen so much in practice and
8453                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8454                  * excess load moved.
8455                  */
8456                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8457
8458                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8459                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8460
8461                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8462                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8463                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8464                         env.loop         = 0;
8465                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8466
8467                         /*
8468                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8469                          * need to continue with same src_cpu.
8470                          */
8471                         goto more_balance;
8472                 }
8473
8474                 /*
8475                  * We failed to reach balance because of affinity.
8476                  */
8477                 if (sd_parent) {
8478                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8479
8480                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8481                                 *group_imbalance = 1;
8482                 }
8483
8484                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8485                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8486                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8487                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8488                                 env.loop = 0;
8489                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8490                                 goto redo;
8491                         }
8492                         goto out_all_pinned;
8493                 }
8494         }
8495
8496         if (!ld_moved) {
8497                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
8498                 /*
8499                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8500                  * We do not want newidle balance, which can be very
8501                  * frequent, pollute the failure counter causing
8502                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8503                  */
8504                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8505                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
8506                                 sd->nr_balance_failed++;
8507
8508                 if (need_active_balance(&env)) {
8509                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8510
8511                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8512                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8513                          * moved to this_cpu
8514                          */
8515                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8516                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8517                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8518                                                             flags);
8519                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8520                                 goto out_one_pinned;
8521                         }
8522
8523                         /*
8524                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8525                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8526                          * only after active load balance is finished.
8527                          */
8528                         if (!busiest->active_balance) {
8529                                 busiest->active_balance = 1;
8530                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8531                                 active_balance = 1;
8532                         }
8533                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8534
8535                         if (active_balance) {
8536                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8537                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8538                                         &busiest->active_balance_work);
8539                         }
8540
8541                         /*
8542                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8543                          * counter.
8544                          */
8545                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8546                 }
8547         } else
8548                 sd->nr_balance_failed = 0;
8549
8550         if (likely(!active_balance)) {
8551                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8552                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8553         } else {
8554                 /*
8555                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8556                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8557                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8558                  * detach_tasks).
8559                  */
8560                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8561                         sd->balance_interval *= 2;
8562         }
8563
8564         goto out;
8565
8566 out_balanced:
8567         /*
8568          * We reach balance although we may have faced some affinity
8569          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8570          */
8571         if (sd_parent) {
8572                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8573
8574                 if (*group_imbalance)
8575                         *group_imbalance = 0;
8576         }
8577
8578 out_all_pinned:
8579         /*
8580          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8581          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8582          * can try to migrate them.
8583          */
8584         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8585
8586         sd->nr_balance_failed = 0;
8587
8588 out_one_pinned:
8589         /* tune up the balancing interval */
8590         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8591                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8592                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8593                 sd->balance_interval *= 2;
8594
8595         ld_moved = 0;
8596 out:
8597         return ld_moved;
8598 }
8599
8600 static inline unsigned long
8601 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8602 {
8603         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8604
8605         if (cpu_busy)
8606                 interval *= sd->busy_factor;
8607
8608         /* scale ms to jiffies */
8609         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8610         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8611
8612         return interval;
8613 }
8614
8615 static inline void
8616 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8617 {
8618         unsigned long interval, next;
8619
8620         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8621         next = sd->last_balance + interval;
8622
8623         if (time_after(*next_balance, next))
8624                 *next_balance = next;
8625 }
8626
8627 /*
8628  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8629  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8630  */
8631 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8632 {
8633         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8634         int this_cpu = this_rq->cpu;
8635         struct sched_domain *sd;
8636         int pulled_task = 0;
8637         u64 curr_cost = 0;
8638         long removed_util=0;
8639
8640         idle_enter_fair(this_rq);
8641
8642         /*
8643          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8644          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8645          */
8646         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8647
8648         if (!energy_aware() &&
8649             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8650              !this_rq->rd->overload)) {
8651                 rcu_read_lock();
8652                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8653                 if (sd)
8654                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8655                 rcu_read_unlock();
8656
8657                 goto out;
8658         }
8659
8660         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8661
8662         /*
8663          * If removed_util_avg is !0 we most probably migrated some task away
8664          * from this_cpu. In this case we might be willing to trigger an OPP
8665          * update, but we want to do so if we don't find anybody else to pull
8666          * here (we will trigger an OPP update with the pulled task's enqueue
8667          * anyway).
8668          *
8669          * Record removed_util before calling update_blocked_averages, and use
8670          * it below (before returning) to see if an OPP update is required.
8671          */
8672         removed_util = atomic_long_read(&(this_rq->cfs).removed_util_avg);
8673         update_blocked_averages(this_cpu);
8674         rcu_read_lock();
8675         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8676                 int continue_balancing = 1;
8677                 u64 t0, domain_cost;
8678
8679                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8680                         continue;
8681
8682                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8683                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8684                         break;
8685                 }
8686
8687                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8688                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8689
8690                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8691                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8692                                                    &continue_balancing);
8693
8694                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8695                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8696                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8697
8698                         curr_cost += domain_cost;
8699                 }
8700
8701                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8702
8703                 /*
8704                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8705                  * now runnable tasks on this rq.
8706                  */
8707                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8708                         break;
8709         }
8710         rcu_read_unlock();
8711
8712         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8713
8714         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8715                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8716
8717         /*
8718          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8719          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8720          * pretend we pulled a task.
8721          */
8722         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8723                 pulled_task = 1;
8724
8725 out:
8726         /* Move the next balance forward */
8727         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8728                 this_rq->next_balance = next_balance;
8729
8730         /* Is there a task of a high priority class? */
8731         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8732                 pulled_task = -1;
8733
8734         if (pulled_task) {
8735                 idle_exit_fair(this_rq);
8736                 this_rq->idle_stamp = 0;
8737         } else if (removed_util) {
8738                 /*
8739                  * No task pulled and someone has been migrated away.
8740                  * Good case to trigger an OPP update.
8741                  */
8742                 update_capacity_of(this_cpu);
8743         }
8744
8745         return pulled_task;
8746 }
8747
8748 /*
8749  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8750  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8751  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8752  * avoids physical / logical imbalances.
8753  */
8754 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8755 {
8756         struct rq *busiest_rq = data;
8757         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8758         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8759         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8760         struct sched_domain *sd;
8761         struct task_struct *p = NULL;
8762
8763         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8764
8765         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8766         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8767                      !busiest_rq->active_balance))
8768                 goto out_unlock;
8769
8770         /* Is there any task to move? */
8771         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8772                 goto out_unlock;
8773
8774         /*
8775          * This condition is "impossible", if it occurs
8776          * we need to fix it. Originally reported by
8777          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8778          */
8779         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8780
8781         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8782         rcu_read_lock();
8783         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8784                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8785                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8786                                 break;
8787         }
8788
8789         if (likely(sd)) {
8790                 struct lb_env env = {
8791                         .sd             = sd,
8792                         .dst_cpu        = target_cpu,
8793                         .dst_rq         = target_rq,
8794                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8795                         .src_rq         = busiest_rq,
8796                         .idle           = CPU_IDLE,
8797                 };
8798
8799                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8800
8801                 p = detach_one_task(&env);
8802                 if (p) {
8803                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8804                         /*
8805                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8806                          */
8807                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8808                 }
8809                 else
8810                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8811         }
8812         rcu_read_unlock();
8813 out_unlock:
8814         busiest_rq->active_balance = 0;
8815         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8816
8817         if (p)
8818                 attach_one_task(target_rq, p);
8819
8820         local_irq_enable();
8821
8822         return 0;
8823 }
8824
8825 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8826 {
8827         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8828 }
8829
8830 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8831 /*
8832  * idle load balancing details
8833  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8834  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8835  *   load balancing for all the idle CPUs.
8836  */
8837 static struct {
8838         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8839         atomic_t nr_cpus;
8840         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8841 } nohz ____cacheline_aligned;
8842
8843 static inline int find_new_ilb(void)
8844 {
8845         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8846
8847         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8848                 return ilb;
8849
8850         return nr_cpu_ids;
8851 }
8852
8853 /*
8854  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8855  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8856  * CPU (if there is one).
8857  */
8858 static void nohz_balancer_kick(void)
8859 {
8860         int ilb_cpu;
8861
8862         nohz.next_balance++;
8863
8864         ilb_cpu = find_new_ilb();
8865
8866         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8867                 return;
8868
8869         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8870                 return;
8871         /*
8872          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8873          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8874          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8875          * will be run before returning from the IPI.
8876          */
8877         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8878         return;
8879 }
8880
8881 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8882 {
8883         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8884                 /*
8885                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8886                  */
8887                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8888                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8889                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8890                 }
8891                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8892         }
8893 }
8894
8895 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8896 {
8897         struct sched_domain *sd;
8898         int cpu = smp_processor_id();
8899
8900         rcu_read_lock();
8901         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8902
8903         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8904                 goto unlock;
8905         sd->nohz_idle = 0;
8906
8907         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8908 unlock:
8909         rcu_read_unlock();
8910 }
8911
8912 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8913 {
8914         struct sched_domain *sd;
8915         int cpu = smp_processor_id();
8916
8917         rcu_read_lock();
8918         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8919
8920         if (!sd || sd->nohz_idle)
8921                 goto unlock;
8922         sd->nohz_idle = 1;
8923
8924         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8925 unlock:
8926         rcu_read_unlock();
8927 }
8928
8929 /*
8930  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8931  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8932  */
8933 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8934 {
8935         /*
8936          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8937          */
8938         if (!cpu_active(cpu))
8939                 return;
8940
8941         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8942                 return;
8943
8944         /*
8945          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8946          */
8947         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8948                 return;
8949
8950         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8951         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8952         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8953 }
8954
8955 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8956                                         unsigned long action, void *hcpu)
8957 {
8958         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8959         case CPU_DYING:
8960                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8961                 return NOTIFY_OK;
8962         default:
8963                 return NOTIFY_DONE;
8964         }
8965 }
8966 #endif
8967
8968 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8969
8970 /*
8971  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8972  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8973  */
8974 void update_max_interval(void)
8975 {
8976         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8977 }
8978
8979 /*
8980  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8981  * and initiates a balancing operation if so.
8982  *
8983  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8984  */
8985 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8986 {
8987         int continue_balancing = 1;
8988         int cpu = rq->cpu;
8989         unsigned long interval;
8990         struct sched_domain *sd;
8991         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8992         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8993         int update_next_balance = 0;
8994         int need_serialize, need_decay = 0;
8995         u64 max_cost = 0;
8996
8997         update_blocked_averages(cpu);
8998
8999         rcu_read_lock();
9000         for_each_domain(cpu, sd) {
9001                 /*
9002                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
9003                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
9004                  */
9005                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
9006                         sd->max_newidle_lb_cost =
9007                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
9008                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
9009                         need_decay = 1;
9010                 }
9011                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
9012
9013                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
9014                         continue;
9015
9016                 /*
9017                  * Stop the load balance at this level. There is another
9018                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
9019                  * actively.
9020                  */
9021                 if (!continue_balancing) {
9022                         if (need_decay)
9023                                 continue;
9024                         break;
9025                 }
9026
9027                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9028
9029                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
9030                 if (need_serialize) {
9031                         if (!spin_trylock(&balancing))
9032                                 goto out;
9033                 }
9034
9035                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
9036                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
9037                                 /*
9038                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
9039                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
9040                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
9041                                  */
9042                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9043                         }
9044                         sd->last_balance = jiffies;
9045                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
9046                 }
9047                 if (need_serialize)
9048                         spin_unlock(&balancing);
9049 out:
9050                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
9051                         next_balance = sd->last_balance + interval;
9052                         update_next_balance = 1;
9053                 }
9054         }
9055         if (need_decay) {
9056                 /*
9057                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
9058                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
9059                  */
9060                 rq->max_idle_balance_cost =
9061                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
9062         }
9063         rcu_read_unlock();
9064
9065         /*
9066          * next_balance will be updated only when there is a need.
9067          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
9068          * updated.
9069          */
9070         if (likely(update_next_balance)) {
9071                 rq->next_balance = next_balance;
9072
9073 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9074                 /*
9075                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
9076                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
9077                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
9078                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
9079                  * balance for itself and we need to update the
9080                  * nohz.next_balance accordingly.
9081                  */
9082                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
9083                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
9084 #endif
9085         }
9086 }
9087
9088 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9089 /*
9090  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9091  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9092  */
9093 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9094 {
9095         int this_cpu = this_rq->cpu;
9096         struct rq *rq;
9097         int balance_cpu;
9098         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9099         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9100         int update_next_balance = 0;
9101
9102         if (idle != CPU_IDLE ||
9103             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9104                 goto end;
9105
9106         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9107                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9108                         continue;
9109
9110                 /*
9111                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9112                  * work being done for other cpus. Next load
9113                  * balancing owner will pick it up.
9114                  */
9115                 if (need_resched())
9116                         break;
9117
9118                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9119
9120                 /*
9121                  * If time for next balance is due,
9122                  * do the balance.
9123                  */
9124                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9125                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9126                         update_rq_clock(rq);
9127                         update_idle_cpu_load(rq);
9128                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9129                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9130                 }
9131
9132                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9133                         next_balance = rq->next_balance;
9134                         update_next_balance = 1;
9135                 }
9136         }
9137
9138         /*
9139          * next_balance will be updated only when there is a need.
9140          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9141          * updated.
9142          */
9143         if (likely(update_next_balance))
9144                 nohz.next_balance = next_balance;
9145 end:
9146         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9147 }
9148
9149 /*
9150  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9151  * of an idle cpu in the system.
9152  *   - This rq has more than one task.
9153  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9154  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9155  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9156  *     multiple busy cpu.
9157  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9158  *     domain span are idle.
9159  */
9160 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9161 {
9162         unsigned long now = jiffies;
9163         struct sched_domain *sd;
9164         struct sched_group_capacity *sgc;
9165         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
9166         bool kick = false;
9167
9168         if (unlikely(rq->idle_balance))
9169                 return false;
9170
9171        /*
9172         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9173         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9174         */
9175         set_cpu_sd_state_busy();
9176         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9177
9178         /*
9179          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9180          * balancing.
9181          */
9182         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9183                 return false;
9184
9185         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9186                 return false;
9187
9188         if (rq->nr_running >= 2 &&
9189             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9190                 return true;
9191
9192         rcu_read_lock();
9193         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9194         if (sd && !energy_aware()) {
9195                 sgc = sd->groups->sgc;
9196                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9197
9198                 if (nr_busy > 1) {
9199                         kick = true;
9200                         goto unlock;
9201                 }
9202
9203         }
9204
9205         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9206         if (sd) {
9207                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9208                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9209                         kick = true;
9210                         goto unlock;
9211                 }
9212         }
9213
9214         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9215         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9216                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9217                 kick = true;
9218                 goto unlock;
9219         }
9220
9221 unlock:
9222         rcu_read_unlock();
9223         return kick;
9224 }
9225 #else
9226 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9227 #endif
9228
9229 /*
9230  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9231  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9232  */
9233 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9234 {
9235         struct rq *this_rq = this_rq();
9236         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9237                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9238
9239         /*
9240          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9241          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9242          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9243          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9244          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9245          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9246          */
9247         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9248         rebalance_domains(this_rq, idle);
9249 }
9250
9251 /*
9252  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9253  */
9254 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9255 {
9256         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9257         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9258                 return;
9259
9260         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9261                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9262 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9263         if (nohz_kick_needed(rq))
9264                 nohz_balancer_kick();
9265 #endif
9266 }
9267
9268 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9269 {
9270         update_sysctl();
9271
9272         update_runtime_enabled(rq);
9273 }
9274
9275 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9276 {
9277         update_sysctl();
9278
9279         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9280         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9281 }
9282
9283 #endif /* CONFIG_SMP */
9284
9285 /*
9286  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9287  */
9288 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9289 {
9290         struct cfs_rq *cfs_rq;
9291         struct sched_entity *se = &curr->se;
9292
9293         for_each_sched_entity(se) {
9294                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9295                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9296         }
9297
9298         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9299                 task_tick_numa(rq, curr);
9300
9301 #ifdef CONFIG_SMP
9302         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9303                 rq->rd->overutilized = true;
9304                 trace_sched_overutilized(true);
9305         }
9306
9307         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9308 #endif
9309
9310 }
9311
9312 /*
9313  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9314  *  - child not yet on the tasklist
9315  *  - preemption disabled
9316  */
9317 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9318 {
9319         struct cfs_rq *cfs_rq;
9320         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9321         int this_cpu = smp_processor_id();
9322         struct rq *rq = this_rq();
9323         unsigned long flags;
9324
9325         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9326
9327         update_rq_clock(rq);
9328
9329         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9330         curr = cfs_rq->curr;
9331
9332         /*
9333          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
9334          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
9335          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
9336          * of child point to valid ones.
9337          */
9338         rcu_read_lock();
9339         __set_task_cpu(p, this_cpu);
9340         rcu_read_unlock();
9341
9342         update_curr(cfs_rq);
9343
9344         if (curr)
9345                 se->vruntime = curr->vruntime;
9346         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9347
9348         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9349                 /*
9350                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9351                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9352                  */
9353                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9354                 resched_curr(rq);
9355         }
9356
9357         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9358
9359         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9360 }
9361
9362 /*
9363  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9364  * the current task.
9365  */
9366 static void
9367 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9368 {
9369         if (!task_on_rq_queued(p))
9370                 return;
9371
9372         /*
9373          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9374          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9375          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9376          */
9377         if (rq->curr == p) {
9378                 if (p->prio > oldprio)
9379                         resched_curr(rq);
9380         } else
9381                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9382 }
9383
9384 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9385 {
9386         struct sched_entity *se = &p->se;
9387
9388         /*
9389          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9390          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9391          * vruntime.
9392          */
9393         if (p->on_rq)
9394                 return true;
9395
9396         /*
9397          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9398          * But there are some cases where it has already been normalized:
9399          *
9400          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9401          *   wake_up_new_task().
9402          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9403          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9404          */
9405         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9406                 return true;
9407
9408         return false;
9409 }
9410
9411 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9412 {
9413         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9414
9415         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9416         update_load_avg(se, 0);
9417         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9418         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9419 }
9420
9421 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9422 {
9423         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9424
9425 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9426         /*
9427          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9428          * class maintain depth value), reset depth properly.
9429          */
9430         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9431 #endif
9432
9433         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9434         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9435         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9436         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9437 }
9438
9439 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9440 {
9441         struct sched_entity *se = &p->se;
9442         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9443
9444         if (!vruntime_normalized(p)) {
9445                 /*
9446                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9447                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9448                  */
9449                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9450                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9451         }
9452
9453         detach_entity_cfs_rq(se);
9454 }
9455
9456 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9457 {
9458         struct sched_entity *se = &p->se;
9459         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9460
9461         attach_entity_cfs_rq(se);
9462
9463         if (!vruntime_normalized(p))
9464                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9465 }
9466
9467 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9468 {
9469         detach_task_cfs_rq(p);
9470 }
9471
9472 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9473 {
9474         attach_task_cfs_rq(p);
9475
9476         if (task_on_rq_queued(p)) {
9477                 /*
9478                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9479                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9480                  * if we can still preempt the current task.
9481                  */
9482                 if (rq->curr == p)
9483                         resched_curr(rq);
9484                 else
9485                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9486         }
9487 }
9488
9489 /* Account for a task changing its policy or group.
9490  *
9491  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9492  * migrates between groups/classes.
9493  */
9494 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9495 {
9496         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9497
9498         for_each_sched_entity(se) {
9499                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9500
9501                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9502                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9503                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9504         }
9505 }
9506
9507 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9508 {
9509         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9510         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9511 #ifndef CONFIG_64BIT
9512         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9513 #endif
9514 #ifdef CONFIG_SMP
9515         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9516         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9517 #endif
9518 }
9519
9520 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9521 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9522 {
9523         detach_task_cfs_rq(p);
9524         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9525
9526 #ifdef CONFIG_SMP
9527         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9528         p->se.avg.last_update_time = 0;
9529 #endif
9530         attach_task_cfs_rq(p);
9531 }
9532
9533 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9534 {
9535         int i;
9536
9537         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9538
9539         for_each_possible_cpu(i) {
9540                 if (tg->cfs_rq)
9541                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9542                 if (tg->se) {
9543                         if (tg->se[i])
9544                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
9545                         kfree(tg->se[i]);
9546                 }
9547         }
9548
9549         kfree(tg->cfs_rq);
9550         kfree(tg->se);
9551 }
9552
9553 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9554 {
9555         struct sched_entity *se;
9556         struct cfs_rq *cfs_rq;
9557         struct rq *rq;
9558         int i;
9559
9560         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9561         if (!tg->cfs_rq)
9562                 goto err;
9563         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9564         if (!tg->se)
9565                 goto err;
9566
9567         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9568
9569         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9570
9571         for_each_possible_cpu(i) {
9572                 rq = cpu_rq(i);
9573
9574                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9575                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9576                 if (!cfs_rq)
9577                         goto err;
9578
9579                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9580                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9581                 if (!se)
9582                         goto err_free_rq;
9583
9584                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9585                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9586                 init_entity_runnable_average(se);
9587
9588                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9589                 post_init_entity_util_avg(se);
9590                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9591         }
9592
9593         return 1;
9594
9595 err_free_rq:
9596         kfree(cfs_rq);
9597 err:
9598         return 0;
9599 }
9600
9601 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9602 {
9603         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9604         unsigned long flags;
9605
9606         /*
9607         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9608         * check on_list without danger of it being re-added.
9609         */
9610         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9611                 return;
9612
9613         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9614         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9615         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9616 }
9617
9618 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9619                         struct sched_entity *se, int cpu,
9620                         struct sched_entity *parent)
9621 {
9622         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9623
9624         cfs_rq->tg = tg;
9625         cfs_rq->rq = rq;
9626         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9627
9628         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9629         tg->se[cpu] = se;
9630
9631         /* se could be NULL for root_task_group */
9632         if (!se)
9633                 return;
9634
9635         if (!parent) {
9636                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9637                 se->depth = 0;
9638         } else {
9639                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9640                 se->depth = parent->depth + 1;
9641         }
9642
9643         se->my_q = cfs_rq;
9644         /* guarantee group entities always have weight */
9645         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9646         se->parent = parent;
9647 }
9648
9649 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9650
9651 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9652 {
9653         int i;
9654         unsigned long flags;
9655
9656         /*
9657          * We can't change the weight of the root cgroup.
9658          */
9659         if (!tg->se[0])
9660                 return -EINVAL;
9661
9662         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9663
9664         mutex_lock(&shares_mutex);
9665         if (tg->shares == shares)
9666                 goto done;
9667
9668         tg->shares = shares;
9669         for_each_possible_cpu(i) {
9670                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9671                 struct sched_entity *se;
9672
9673                 se = tg->se[i];
9674                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9675                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9676
9677                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9678                 update_rq_clock(rq);
9679                 for_each_sched_entity(se)
9680                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9681                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9682         }
9683
9684 done:
9685         mutex_unlock(&shares_mutex);
9686         return 0;
9687 }
9688 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9689
9690 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9691
9692 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9693 {
9694         return 1;
9695 }
9696
9697 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9698
9699 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9700
9701
9702 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9703 {
9704         struct sched_entity *se = &task->se;
9705         unsigned int rr_interval = 0;
9706
9707         /*
9708          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9709          * idle runqueue:
9710          */
9711         if (rq->cfs.load.weight)
9712                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9713
9714         return rr_interval;
9715 }
9716
9717 /*
9718  * All the scheduling class methods:
9719  */
9720 const struct sched_class fair_sched_class = {
9721         .next                   = &idle_sched_class,
9722         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9723         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9724         .yield_task             = yield_task_fair,
9725         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9726
9727         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9728
9729         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9730         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9731
9732 #ifdef CONFIG_SMP
9733         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9734         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9735
9736         .rq_online              = rq_online_fair,
9737         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9738
9739         .task_waking            = task_waking_fair,
9740         .task_dead              = task_dead_fair,
9741         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9742 #endif
9743
9744         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9745         .task_tick              = task_tick_fair,
9746         .task_fork              = task_fork_fair,
9747
9748         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9749         .switched_from          = switched_from_fair,
9750         .switched_to            = switched_to_fair,
9751
9752         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9753
9754         .update_curr            = update_curr_fair,
9755
9756 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9757         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9758 #endif
9759 };
9760
9761 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9762 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9763 {
9764         struct cfs_rq *cfs_rq;
9765
9766         rcu_read_lock();
9767         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9768                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9769         rcu_read_unlock();
9770 }
9771
9772 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9773 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9774 {
9775         int node;
9776         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9777
9778         for_each_online_node(node) {
9779                 if (p->numa_faults) {
9780                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9781                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9782                 }
9783                 if (p->numa_group) {
9784                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9785                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9786                 }
9787                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9788         }
9789 }
9790 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9791 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9792
9793 __init void init_sched_fair_class(void)
9794 {
9795 #ifdef CONFIG_SMP
9796         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9797
9798 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9799         nohz.next_balance = jiffies;
9800         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9801         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9802 #endif
9803 #endif /* SMP */
9804
9805 }