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