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